Оптические свойства двумерных Дираковских материалов (BeN₄, IrN₄, MgN₄, PtN₄ и RhN₄): исследование методом функционала плотности.
Аннотация
С использованием расчётов в рамках теории функционала плотности были исследованы оптические свойства недавно открытых двумерных Дираковских материалов BeN₄, IrN₄, MgN₄, PtN₄ и RhN₄. Исследование показало, что металлические компоненты оказывают значительное влияние на электронные и оптические характеристики этих материалов. Например, спектр поглощения экспериментально синтезированного материала BeN₄ может быть увеличен более чем на три порядка в широком спектральном диапазоне за счёт замены атомов бериллия на другие металлические атомы, такие как родий. Это усиленное поглощение объясняется существенным вкладом металлических атомов в плотность электронных состояний системы. Другие оптические параметры, такие как показатель преломления и отражательная способность, также изменяются при замене металлических атомов. Полученные результаты подчёркивают возможность управления оптическими свойствами подобных низкоразмерных материалов путём замещения металлических атомов.
Ключевые слова:
Об авторах
Список литературы
K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, and A.A. Firsov, Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films, Science 306 (2004) 666-669.
S. A. Yang, Dirac and Weyl Materials: Fundamental Aspects and Some Spintronics Applications, Spin 6 (2016) 1640003.
T. O. Wehling, A. M. Black-Schaffer, and A. V. Balatsky, Dirac materials, Advances in Physics 63 (2014) 1-76.
M. Bykov, T. Fedotenko, S. Chariton, D. Laniel, K. Glazyrin, M. Hanfland, J. S. Smith, V. B. Prakapenka, M. F. Mahmood, A. F. Goncharov, A. V. Ponomareva, F.c Tasnádi, A. I. Abrikosov, T. Bin Masood, I. Hotz, A. N. Rudenko, M. I. Katsnelson, N. Dubrovinskaia, L. Dubrovinsky, and I. A. Abrikosov, High-Pressure Synthesis of Dirac Materials: Layered van der Waals Bonded BeN4 Polymorph, Phys. Rev. Lett. 126 (2021) 175501.
K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, M. I. Katsnelson, I. V. Grigorieva, S. V. Dubonos, A. A. Firsov, Two-dimensional gas of massless Dirac fermions in graphene, Nature 438 (2005) 197-200.
S. Cahangirov, M. Topsakal, E. Akturk, H. Sahin, S. Ciraci, Two- and One-Dimensional Honeycomb Structures of Silicon and Germanium, Phys. Rev. Lett. 102 (2009) 236804.
M. Neek-Amal, A. Sadeghi, G. R. Berdiyorov, and F. M. Peeters, Realization of free-standing silicene using bilayer graphene Appl. Phys. Lett. 103 (2013) 261904.
S. Banerjee, R. R. P. Singh, V. Pardo, and W. E. Pickett, Tight-Binding Modeling and Low-Energy Behavior of the Semi-Dirac Point, Phys. Rev. Lett. 103 (2009) 016402.
G. R. Berdiyorov, B. Mortazavi, H. Hamoudi, Anisotropic charge transport in 1D and 2D BeN4 and MgN4 nanomaterials: A first-principles study, FlatChem 31 (2022) 100327.
B. Mortazavi, F. Shojaeib and X. Zhuang, Ultrahigh stiffness and anisotropic Dirac cones in BeN4 and MgN4 monolayers: A first-principles study, Materials Today Nano (2021) 100125.
H. J. Monkhorst and J. D. Pack, Special points for Brillouin-zone integrations, Phys. Rev. B 13 (1976) 5188.
F. Tran, and P. Blaha, Accurate Band Gaps of Semiconductors and Insulators with a Semilocal Exchange- Correlation Potential, Phys. Rev. Lett., 102 (2009) 226401.
M. J. van Setten, M. Giantomassi, E. Bousquet, M. J. Verstraete, D. R. Hamann, X. Gonze, and G.-M. Rig- nanese, The pseudodojo: Training and grading a 85 element optimized norm-conserving pseudopotential table, Computer Physics Communications 226 (2018) 39-54.
S. Grimme, Semiempirical GGA-type density functional constructed with a long-range dispersion correc- tion, J. Comp. Chem. 27 (2006) 1787-1799.
S. Smidstrup, T. Markussen, P. Vancraeyveld, J. Wellendorff, J. Schneider, T. Gunst, B. Verstichel, D. Stradi, P. A. Khomyakov, and U. G Vej-Hansen, QuantumATK: An integrated platform of electronic and atomic-scale modelling tools, J. Phys.: Condens. Matter 32 (2020) 015901.
S. Smidstrup, D. Stradi, J. Wellendorff, P. A. Khomyakov, U. G. Vej-Hansen, M-E. Lee, T. Ghosh, E. Jonsson, H. Jonsson, and K. Stokbro, First-principles Green’s-function method for surface calculations: A pseudopotential localized basis set approach, Phys. Rev. B 96 (2017) 195309.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.