Журнал фізичних досліджень 23(2), Стаття 2704 [7 стор.] (2019)
DOI: https://doi.org/10.30970/jps.23.2704 ЕЛЕКТРОННИЙ ЕНЕРГЕТИЧНИЙ СПЕКТР КРИСТАЛІВ CsPbBr3 та CsPbI3, МОДИФІКОВАНИЙ СПІН-ОРБІТАЛЬНОЮ ВЗАЄМОДІЄЮС. В. Сиротюк{1}, Я. М. Чорнодольський{2}, А. С. Волошиновський{2}, Ю. В. Клиско{1}
{1}Національний університет ``Львівська політехніка'', |
Мета цієї праці — встановити вплив спін-орбітальної взаємодії на електронний енерґетичний спектр кристалів {$\rm CsPbBr_{3}$} та {$\rm CsPbI_{3}$}. На першому етапі розраховано парціальні густини електронних станів і виконано симетрійний аналіз електронної структури кристалів. Обчислення проведено з перших принципів у формалізмі функціонала повної електронної густини в базисі проекційно приєднаних хвиль (PAW). Напівлокальний обмінно-кореляційний потенціал обрано в узагальненому ґрадієнтному наближенні (GGA). На другому етапі електронні енерґетичні зони були отримані без урахування спін-орбітальної взаємодії. Третій етап полягав в одержанні електронного енерґетичного спектра кристалів із включенням спін-орбітальної взаємодії в схему розрахунку. Виявлено значний вплив спін-орбітальної взаємодії на значення міжзонних щілин обох кристалів. Зокрема, встановлено, що спін-орбітальна взаємодія спричинює зменшення міжзонних щілин {$\Delta{E}(\textbf{k})$} у кристалі {$\rm CsPbBr_{3}$} в точках $\Gamma$, $X$, $M$ та $R$ першої зони Бріллюена на 0.17, 0.22, 0.66 та 1.01 еВ відповідно. У кристалі {$\rm CsPbI_{3}$} виявлено зменшення міжзонних щілин у тих же точках на 0.31, 0.25, 0.73 та 1.08 еВ, відповідно. Такі значні залежності значень параметра {$\Delta{E}(\textbf{k})$} від квазіімпульсу свідчать про сильну нелокальність оператора спін-орбітальної взаємодії кристалів {$\rm CsPbBr_{3}$} та {$\rm CsPbI_{3}$}. Отже, порівняння з експериментом розрахованих параметрів електронного енерґетичного спектра, отриманих без урахування спін-орбітальної взаємодії, для кристалів {$\rm CsPbBr_{3}$} та {$\rm CsPbI_{3}$} буде некоректним. Нехтування спін-орбітальною взаємодією може призводити до значних похибок у розрахунках оптичних констант кристалів, що містять важкі елементи.Одержані параметри {$\Delta{E}(\textbf{k})$} можна застосовувати для виправлення значень міжзонних щілин кристалів {$\rm CsPbBr_{3}$} та {$\rm CsPbI_{3}$}, знайдених без використання спін-орбітальної взаємодії на основі інших теоретичних методик.
PACS number(s): 71.15.-m, 71.23.-k