Electronic and magnetic properties of doped 2D MoS2 /Ph systems

Doping of heterostructure made from two-dimensional crystals of molybdenum disulfide and phosphorene was theoretically modelled in order to reveal impurities modifying the electronic band structure of the system and having impact on its magnetic properties. Variants of substitution of one of the molybdenum atoms by Cr, Fe, Mn atoms, and one of the sulfur atoms by C, N, P ones in the MoS2 layer were simulated; doping of the phosphorene layer with C, N, S atoms was considered as well. The effect of impurities on electronic and magnetic properties of the structure is determined

Magnetic ordering in X-Y-N 2 semiconductors (X=Mg, Zn; Y=Si, Ge) doped with Cr, Mn, and Fe atoms

Structure and properties of ternary nitrides MgSiN2, MgGeN2, ZnSiN2, and ZnGeN2 are investigated using methods of density functional theory. Ways of its band gap modification by doping with Cr, Mn, and Fe atoms are estimated and conditions of magnetic ordering onset are determined. Data on the spin polarization and changes in the magnetic moments of ternary nitrides doped with 3d-elements allows to propose materials with the maximum spin polarization for application in new spintronic devices

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И НАНОСТРУКТУРЫ ДЛЯ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ, ФОТОВОЛЬТАИКИ И СПИНТРОНИКИ

The results of calculations and system analysis of the properties of semiconducting compounds attractive for the fabrication of novel nanoelectronic devices are presented. The classes of semiconducting compounds of AIIBIVCV2, AI2BIVCVI3, AIVBVI and AVIBVI are considered, the most promising compounds are chosen on the base of the analysis of their properties and recommendations about possibility of their use in optoelectronics, photovoltaics and spintronics are made.Приведены результаты расчетов и системного анализа свойств полупроводниковых соединений, представляющих интерес для изготовления новых наноэлектронных приборных структур. Рассмотрены классы полупроводниковых соединений AIIBIVCV2, AI2BIVCVI3, AIVBVI и AVIBVI2, на основании анализа их характеристик выбраны наиболее перспективные и сделаны выводы о возможности их использования в оптоэлектронике, фотовольтаике и спинтронике

Structural and electronic properties of layered graphitic carbon nitride

Atomic structures and electronic properties of layered graphitic carbon nitride are studied by means of ab initio computer simulation. All the structures investigated were found to be semiconductors with the band gaps lying in the range of 0.5-1.0 eV. The impact of number of layers and their interaction on the band gap are analyzed

Структура и оптические свойства нитридных полупроводников MgSiN2, MgGeN2, ZnSiN2, ZnGeN2

Theoretical modeling within LDA, GGA, and PBE approximations was herein performed to determine the electronic band structures of MgGeN2, MgSiN2, ZnGeN2, and ZnSiN2  nitride compounds and their optical properties. It is established that the compounds with germanium are direct-gap semiconductors with the band gap values of 3.0 eV (MgGeN2) and 1.7 eV (ZnGeN2), while the silicon-based compounds are indirect-gap semiconductors with the band gap values of 4.6 eV (MgSiN2) and 3.7 eV (ZnSiN2). Optical properties analysis showed the prospects of using MgGeN2  and ZnGeN2  in optoelectronics.Методом компьютерного моделирования в рамках приближений LDA, GGA и PBE определены электронные зонные структуры нитридных соединений MgSiN2, MgGeN2, ZnSiN2, ZnGeN2 и рассчитаны их оптические свойства. Установлено, что соединения с германием являются прямозонными полупроводниками с шириной запрещенной зоны 3,0 эВ (MgGeN2) и 1,7 эВ (ZnGeN2), тогда как соединения с кремнием оказываются непрямозонными с величиной энергетического зазора 4,6 эВ (MgSiN2) и 3,7 эВ (ZnSiN2). Анализ оптических свойств показал перспективы использования MgGeN2 и ZnGeN2 в оптоэлектронике

The Effect of Compressive and Tensile Strains on the Electron Structure of Phosphorene

A new promising semiconductor material (phosphorene) is studied using theoretical simulation. The possibilities of changing the magnitude and nature of interband transitions under the action of compressive and tensile stresses on the phosphorene crystal lattice are determined. It is found that phosphorene can be both direct-gap and indirect-gap semiconductors, depending on the magnitude and direction of stress action. Phosphorene can be used in new generation nanoelectronic devices with controlled movement of charge carriers

Влияние сжимающих и растягивающих напряжений на электронную структуру фосфорена

С помощью методов теоретического моделирования проведено исследование нового перспективного полупроводникового материала – фосфорена – и определены возможности изменения величины и характераего межзонных переходов при воздействии на кристаллическую решетку этого материала сжимающих и растягивающих напряжений. Установлено, что в зависимости от величины и направления воздействия напряжений материал может быть как прямозонным, так и непрямозонным полупроводником. Показана возможность применения фосфорена в наноэлектронных приборах нового поколения с управляемым направлением движения носителей заряда

МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СВОЙСТВ ОБЪЕМНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

An analysis of modern methods of modeling of the fundamental electronic properties of bulk semiconductors based on the electron density functional theory is performed and a technique taking into account the peculiarities of semiconductor compounds has been proposed. The procedure of creation of a model of the investigated object and an estimation of its adequacy is described. As an example the comparison of the results of calculations of electronic spectra and optical functions of MoS2 obtained in the framework of various functionals is given. The parameters which adequately describe the properties of investigated material in the framework of the presented technique are established.Проведен анализ современных методов моделирования фундаментальных электронных свойств объемных полупроводников на основе теории функционала электронной плотности и предложена методика, учитывающая особенности полупроводниковых соединений. Описана последовательность действий по созданию модели исследуемого объекта и оценки ее адекватности. В качестве примера дано сравнение результатов расчетов электронных спектров и оптических функций MoS2, полученных в рамках различных функционалов. Установлены параметры расчетов, дающие приемлемое описание свойств исследуемого материала в рамках представленной методики

ВЛИЯНИЕ ДЕФЕКТОВ НА ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА СТРУКТУР ИЗ СЛОИСТЫХ ДИХАЛЬКОГЕНИДОВ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ

Computer modeling of the electronic structure of heterostructures made of individual layers of two-dimensional crystals of MoS2, WS2, WSe2 and MoSe2 is performed by means of first-principles methods. Two variants of the mutual arrangement of the layers of two-dimensional crystals are suggested. Properties of such heterostructures in the presence of impurities and defects are investigated.Методами из первых принципов проведено компьютерное моделирование электронных спектров гетероструктур, сформированных из отдельных слоев двумерных кристаллов MoS2, WS2, WSe2 и MoSe2. Предложены два варианта взаимного расположения слоев. Исследована модификация свойств таких гетероструктур в зависимости от наличия в них примесей и дефектов

Влияние деформаций решетки на электронную структуру монослоя дисульфида молибдена

Методами теоретического моделирования определены возможности и условия модификации ширины запрещенной зоны и характера межзонных переходов при воздействии сжимающих и растягивающих напряжений на кристаллическую решетку дисульфида молибдена мономолекулярной толщины. Показано, что в зависимости от направления и величины возникающей деформации решетки материал может быть как прямозонным, так и непрямозонным полупроводником, и определены условия таких трансформаций. Результаты свидетельствуют о потенциальной возможности применения монослоев дисульфида молибдена в наноэлектронных приборах нового поколения с управляемым направлением движения носителей заряда. The possibilities and conditions for modifying the band gap and the behavior of interband transitions under compressive and tensile strains in the crystal lattice of a molybdenum disulfide monolayer have been determined by theoretical modeling. It is shown that depending on the value and direction of the strains the compound may be a direct-gap or indirect-gap semiconductor, and the conditions for such transformations are determined. The results demonstrate a potential use of the molybdenum disulfide monolayer in nanoelectronic devices of new generation in which controlled transport of charge carriers is possible