Журнал фізичних досліджень 23(2), Стаття 2702 [6 стор.] (2019) DOI: https://doi.org/10.30970/jps.23.2702 ДОСЛІДЖЕННЯ ВЛАСНОДЕФЕКТНОЇ СТРУКТУРИ НАНОКЛАСТЕРІВ (ZnO)n (n = 34, 60) МЕТОДОМ ТЕОРІЇ ФУНКЦІОНАЛА ГУСТИНИ Р. В. Бовгира1, О. В. Бовгира2, Д. І. Попович1, А. С. Середницький1 1Інститут прикладних проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача НАН України, вул. Наукова, 3б, Львів, 79060, Україна 2Львівський національний університет імені Івана Франка, фізичний факультет, вул. Кирила і Мефодія, 8, Львів, 79005, Україна

У статті наведено результати досліджень ``власних'' дефектів нанокластерів (ZnO)$_n$ ($n=34, 60$) методом теорії функціонала густини в наближенні узагальненого ґрадієнта (GGA+U) для низки ізомерів. Для кожного дефекту було проведено оптимізацію (релаксацію) геометрії структури та проаналізовано основні властивості електронної структури кластерів. Одержано значення енерґії формування, ширини забороненої зони та густини електронних станів для кожного ізомера та досліджено вплив дефектів на електронні властивості нанокластерів оксиду цинку. Встановлено, що найбільш енерґетично вигідними з досліджених дефектів структур нанокластерів є вакансії кисню та цинку.

PACS number(s): 73.22.$-$f, 73.20.At, 61.72.Ww

pdf

1. C. Jagadish, S. Pearton, \emph{Zinc Oxide Bulk, Thin Films and Nanostructures: Processing Properties and Applications} (Elsevier, 2006).
2. Ü. Özgür et al., Appl. Phys. 98, 041301 (2005);
   CrossRef
3. Ya. V. Bobitski et al., J. Nano-Electron. Phys. 9(5), 05008 (2017);
   CrossRef
4. A. Onodera, Ferroelectrics. 267, 131 (2002);
   CrossRef
5. V. V. Gafiychuk, B. K. Ostafiychuk, D. I. Popovych, I. D. Popovych, A. S. Serednytski, Appl. Surf. Sci. 257, 8396 (2011);
   CrossRef
6. Y. W. Heo et al., Appl. Phys. Lett. 81, 3046 (2002);
   CrossRef
7. V. M. Zhyrovetsky et al., Nanoscale Res. Lett.12, 132 (2017);
   CrossRef
8. B. Wang, S. Nagase, J. Zhao, G. Wang, Nanotechnology. 18(34), 345706 (2007);
   CrossRef
9. A. A. Peyghan, M. Noei, Physica B. 432, 105-110 (2014);
   CrossRef
10. S. Haffad, G. Cicero, M. Samah, Energy Procedia. 10, 128 (2011);
    CrossRef
11. Y. Bobitski, B. Kotlyarchuk, D. Popovych, V. Savchuk, Proc. SPIE 4425, 342-346 (2001);
    CrossRef
12. B. Kovalyuk et al., Phys. Status Solidi C 10, 1288 (2013);
    CrossRef
13. J. G. Lu, P. Chang, Z. Fan, Mater. Sci. Engin. R: Rep. 52, 49 (2006);
    CrossRef
14. R. V. Bovhyra, V. M. Zhyrovetsky, D. I. Popovych, S. S. Savka, A. S. Serednytsky, Sci. Innov. 12, 59 (2016);
    CrossRef
15. M. Lannoo, J. Bourgoin, Point Defects in Semiconductors I: Theoretical Aspects (Springer, Berlin, 1981).
16. M. D. McCluskey, Semicond. Semimet. 91, 279 (2015);
    CrossRef
17. A. A. Peyghan, S. P. Laeen, S. A. Aslanzadeh, M. Moradi, Thin Solid Films 556, 566 (2014);
    CrossRef
18. S. S. Savka, D. I. Popovych, A. S. Serednytski , NANO 2016: Nanophysics, Nanomaterials, Interface Studies, and Applications. Springer Proceedings in Physics, 195 (Springer, Cham, 2017);
    CrossRef
19. C. G. Van de Walle, Phys. Rev. Lett. 85, 1012 (2000);
    CrossRef
20. E-C. Lee , Y-S. Kim, Y-G.Jin, K. J. Chang, Phys. Rev. B 64, 085120 (2001);
    CrossRef
21. P. Erhart, K. Albe, Phys. Rev. B 70, 115207 (2006);
    CrossRef
22. T. R. Paudel, W. R. L. Lambrecht, Phys. Rev. B 77, 205202 (2008);
    CrossRef
23. S. Lany, A. Zunger, Phys. Rev. Lett. 98, 045501 (2007);
    CrossRef
24. M. K. Yaakob et al., Integr. Ferroelectr. 70, 15 (2014);
    CrossRef
25. P. Erhart, A. Klein, K. Albe, Phys. Rev. B 72, 085213 (2005);
    CrossRef
26. Q. Fan, J. Yang, Y. Yu, J. Zhang, J. Cao, Chem. Engin. Transact. 46, 985 (2015);
    CrossRef
27. O. V. Bovgyra, R. V. Bovgyra, M. V. Kovalenko, D. І. Popovych, А. S. Serednytski, J. Nano-Electron. Phys. 5, 01027 (2013).
28. O. V. Bovgyra, R. V. Bovgyra, D. І. Popovych, А. S. Serednytski, J. Nano-Electron. Phys. 7(4), 04090 (2015).
29. J. Andzelm, D. King-Smith, G. Fitzgerald , Chem. Phys. Lett. 335, 321 (2001);
    CrossRef
30. J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996);
    CrossRef
31. H. J. Monkhorst, J. D. Pack, Phys. Rev. B 13, 5188 (1976);
    CrossRef
32. F. Oba, M. Choi, A.Togo, I. Tanaka, Sci. Technol. Adv. Mater. 12, 034302 (2011);
    CrossRef
33. R. Bovhyra, D. Popovych, O. Bovgyra, A. Serednytski, Nanoscale Res. Lett. 12, 76 (2017);
    CrossRef