Вісник Львівського університету. Серія фізична 60 (2023) с. 3-17
DOI: https://doi.org/10.30970/vph.60.2023.3

Дослідження пружних і акустичних характеристиккристала AgAlTe2

М. Рудиш

Робота присвячена теоретичному дослідженню пружних та акустичних властивостей кристала AgAlTe2 з перших принципів. В рамках теорії функціоналу густини, використовуючи BFGS метод проведено оптимізацію кристалічної структури використовуючи LDA та GGA функціонали для опису обмінно-кореляційної взаємодії. Розраховано елементи матриці пружних констант, модуль Юнга E, об’ємний модуль пружності B, модуль зсуву G та коефіцієнт Пуассона v. Побудовано просторовий розподіл деяких пружних модулів та проведено їх аналіз. Розраховано швидкості поширення плоских акустичних хвиль в площинах (100) і (001) та оцінено їх анізотропію.

Текст статті (pdf)

Список посилань
  1. Ahuja R. Calculated optical properties of a solar energy material: CuGaS2 / R. Ahuja, S. Auluck, O. Eriksson, J. M. Wills, B. Johansson // Solar Energy Materials and Solar Cells. –- 1998. -- Vol. 53. -- P. 357–366. doi:10.1016/S0927-0248(98)00034-8.
  2. Benseddik N. Numerical study of AgInTe2 solar cells using SCAPS / N. Benseddik, B. Belkacemi, F. Boukabrine, K. Ameur, H. Mazari, A. Boumesjed, N. Benyahya, Z. Benamara // Advances in Materials and Processing Technologies. -- 2020. -- Vol. 5. -- P. 1–9. doi:10.1080/2374068X.2020.1833401.
  3. Gudelli V. K. CuAlTe2: A promising bulk thermoelectric material / V. K. Gudelli, V. Kanchana, G. Vaitheeswaran // Journal of Alloys and Compounds. -- 2015. -- Vol. 648. -- P. 958–965. doi:10.1016/j.jallcom.2015.07.042.
  4. Parker D. Thermoelectric properties of AgGaTe2 and related chalcopyrite structure materials / D. Parker, D. J. Singh // Phys. Rev. B. -- 2012. -- Vol. 85. -- P. 125209. doi:10.1103/Phys. Rev. B.85.125209.
  5. Abrahams S. C. Crystal structure of piezoelectric nonlinear-optic AgGaS2 / S. C. Abrahams, J. L. Bernstein // J. Chem. Phys. -- 1973. -- Vol. 59. -- P. 1625–1629. doi:10.1063/1.1680242.
  6. Bai L. Mechanism of linear and nonlinear optical effects of chalcopyrites LiGaX2 (X = S, Se, and Te) crystals / L. Bai, Z. S. Lin, Z. Z. Wang, C. T. Chen // Journal of Applied Physics. -- 2008. -- Vol. 103. -- P. 083111. doi:10.1063/1.2907709.
  7. Ohmer M. C. Infrared properties of AgGaTe2, a nonlinear optical chalcopyrite semiconductor / M. C. Ohmer, J. T. Goldstein, D. E. Zelmon, A. W. Saxler, S. M. Hegde, J. D. Wolf, P. G. Schunemann, T. M. Pollak // Journal of Applied Physics. -- 1999. -- Vol. 86. -- P. 94–99. doi:10.1063/1.370704.
  8. Uruno A. Structural and optical properties of AgAlTe2 layers grown on sapphire substrates by closed space sublimation method / A. Uruno, A. Usui, M. Kobayashi // Journal of Applied Physics. -- 2014. -- Vol. 116. -- P. 183504. doi:10.1063/1.4901468.
  9. Huang D. First-principles study on CuAlTe2 and AgAlTe2 for water splitting / D. Huang, Z. Ju, H. Ning, C. Li, C. Yao, J. Guo // Materials Chemistry and Physics. -- 2014. -- Vol. 148. -- P. 882–886. doi:10.1016/j.matchemphys.2014.08.065.
  10. D. Huang Interface of Sn-doped AgAlTe2 and LiInTe2: A theoretical model of tandem intermediate band absorber / D. Huang, L. Ding, Y. Xue, J. Guo, Y.-J. Zhao, C. Persson // Appl. Phys. Lett. -- 2021. -- Vol. 118. -- P. 043901. doi:10.1063/5.0034852.
  11. Clark S. J. First principles methods using CASTEP / S. J. Clark, M. D. Segall, C. J. Pickard, P. J. Hasnip, M. I. J. Probert, K. Refson, M. C. Payne // Zeitschrift Fur Kristallographie - Crystalline Materials. -- 2005. -- Vol. 220. -- P. 567–570. doi:10.1524/zkri.220.5.567.65075.
  12. Segall M. D. First-principles simulation: ideas, illustrations and the CASTEP code / M. D. Segall, P. J. D. Lindan, M. J. Probert, C. J. Pickard, P. J. Hasnip, S. J. Clark, M. C. Payne // J. Phys.: Condens. Matter. -- 2002. -- Vol. 14. -- P. 2717–2744. doi:10.1088/0953-8984/14/11/301.
  13. Kohn W. Self-consistent equations including exchange and correlation effects / W. Kohn, L. J. Sham // Phys. Rev. -- 1965. -- Vol. 140. -- P. A1133–A1138. doi:10.1103/PhysRev.140.A1133.
  14. Vanderbilt D. Soft self-consistent pseudopotentials in a generalized eigenvalue formalism / D. Vanderbilt // Phys. Rev. B. -- 1990. -- Vol. 41. -- P. 7892–7895. doi:10.1103/PhysRevB.41.7892.
  15. Perdew J. P. Self-interaction correction to density-functional approximations for many-electron systems / J. P. Perdew, A. Zunger // Phys. Rev. B. -- 1981. -- Vol. 23. -- P. 5048–5079. doi:10.1103/PhysRevB.23.5048.
  16. Perdew J. P. Generalized gradient approximation made simple / J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof // Phys. Rev. Lett. -- 1996. - -Vol. 77. -- P. 3865–3868. doi:10.1103/PhysRevLett.77.3865.
  17. Monkhorst H. J. Special points for Brillouin-zone integrations / H. J. Monkhorst, J. D. Pack // Phys. Rev. B. -- 1976. -- Vol. 13. -- P. 5188–5192. doi:10.1103/PhysRevB.13.5188.
  18. Pfrommer B. G. Relaxation of crystals with the quasi-Newton method / B. G. Pfrommer, M. Cote, S. G. Louie, M. L. Cohen, // Journal of Computational Physics. -- 1997. -- Vol. 131. -- P. 233-240. doi:10.1006/jcph.1996.5612.
  19. Hahn H. Untersuchungen uber ternare Chalkogenide. V. Uber einige ternare Chalkogenide mit Chalkopyritstruktur / H. Hahn, G. Frank, W. Klingler, A.-D. Meyer, G. Storger // Zeitschrift fur anorganische und allgemeine Chemie. -- 1953. -- Vol. 271. -- P. 153–170. doi:10.1002/zaac.19532710307.
  20. Rudysh M. Ya. AgGaTe2 – The thermoelectric and solar cell material: Structure, electronic, optical, elastic and vibrational features / M. Ya. Rudysh, M. Piasecki, G. L. Myronchuk, P. A. Shchepanskyi, V. Yo. Stadnyk, O. R. Onufriv, M. G. Brik // Infrared Physics \& Technology. -- 2020. -- Vol. 111. -- P. 103476. doi:10.1016/j.infrared.2020.103476.
  21. Muruganantham R. Design of meso/macro porous 2D Mn-vanadate as potential novel anode materials for sodium-ion storage / R. Muruganantham, W.-R. Liu, C.-H. Lin, M. Rudysh, M. Piasecki // Journal of Energy Storage. -- 2019. -- Vol. 26. -- P. 100915. doi:10.1016/j.est.2019.100915.
  22. Kashuba A. I. Specific features of content dependences for energy gap in InxTl1-xI solid state crystalline alloys / A. I. Kashuba, M. Piasecki, O. V. Bovgyra, V. Yo. Stadnyk, P. Demchenko, A. Fedorchuk, A. V. Franiv, B. Andriyevsky // Acta Phys. Pol. A. -- 2018. -- Vol. 133. -- P. 68-75. doi:10.12693/APhysPolA.133.68.
  23. Majchrowski A. Bi3TeBO9: electronic structure, optical properties and photoinduced phenomena / A. Majchrowski, M. Chrunik, M. Rudysh, M. Piasecki, K. Ozga, G. Lakshminarayana, I.V. Kityk // J. Mater Sci. -- 2018. -- Vol. 53. -- P. 1217–1226. doi:10.1007/s10853-017-1554-z.
  24. Brik M. G. First-principles study of the electronic and optical properties of CuXS2 (X = Al, Ga, In) and AgGaS2 ternary compounds / M. G. Brik // J. Phys Condens Matter. -- 2009. -- Vol. 21. -- P. 485502. https://doi.org/10.1088/0953-8984/21/48/485502.
  25. Brik M. G. Electronic, optical and elastic properties of CuXS2 (X = Al, Ga, In) and AgGaS2 semiconductors from first-principles calculations / M. G. Brik // Physica Status Solidi c. -- 2011. -- Vol. 8. -- P. 2582–2584. doi:10.1002/pssc.201084061.
  26. Rudysh M. Ya. Impact of anionic system modification on the desired properties for CuGa(S1?xSex)2 solid solutions / M. Ya. Rudysh, P. A. Shchepanskyi, A. O. Fedorchuk, M. G. Brik, V. Yo. Stadnyk, G. L. Myronchuk, E. A. Kotomin, M. Piasecki // Computational Materials Science. -- 2021. -- Vol. 196. -- P. 110553. doi:10.1016/j.commatsci.2021.110553.
  27. Waller I. Dynamical theory of crystal lattices by M. Born and K. Huang / I. Waller // Acta Cryst. -- 1956. -- Vol. 9. -- P. 837–838. doi:10.1107/S0365110X56002370.
  28. Rudysh M. Ya. First-principles analysis of physical properties anisotropy for the Ag2SiS3 chalcogenide semiconductor / M. Ya. Rudysh, P. A. Shchepanskyi, A. O. Fedorchuk, M. G. Brik, C.-G. Ma, G. L. Myronchuk, M. Piasecki // Journal of Alloys and Compounds. -- 2020. -- Vol. 82. -- P. 6154232. doi:10.1016/j.jallcom.2020.154232.
  29. Rudysh M. Ya. Electronic structure, optical and elastic properties of AgAlS2 crystal under hydrostatic pressure / M. Ya. Rudysh // Materials Science in Semiconductor Processing. -- 2022. -- Vol. 148. -- P. 106814. doi:10.1016/j.mssp.2022.106814.