انرژی‌های شبه ذره‌ای و برانگیختگی‌های نوری ساختارهای تک لایه و شش‌گوشه‌ای ‏ZnS

توضیحات

دانلود فایل انگلیسی: Quasi-particle energies and optical excitations

چکیده :

با استفاده از محاسبات تئوری تابعی چگالی ab-initio همراه با نظریه فرمالیسم آشفتگی چند پیکره‌ای، در این مقاله ساختار الکترونیکی و خواص نوری ساختار ZnS مانند گرافن دو بعدی را بررسی می‌کنیم. خواص الکترونیکی در سه سطح مبتنی بر روش چند پیکره‌ای GW (G₀W₀، GW₀ و GW) که بر اساس تابع تقریب گرادیان متمرکز ساخته‌شده است، تجزیه‌وتحلیل می‌گردد. نتایج ما نشان می‌دهد که ورق ZnS دارای یک نوار شکاف صاف در نقطه Γ است. همچنين مشاهده شده است كه تعامل الكترون- الكترون باعث تغيير چینش نوار شکاف مستقر نیمه‌هادی در صفحه ZnS نمی‌شود. با استفاده از روش معادله Bethe-Salpeter (BSE) خواص نوری و اثرات برانگیختگی این مواد بررسی شده است. شکل‌گیری اولین پیک‌های برانگیختگی در 3.86، 4.26 و 4.57 eV با انرژی پیوند زیاد 0.36، 0.49 و 0.73 eV با استفاده از G₀W₀ + BSE، GW₀ + BSE و GW + BSE به ترتیب مشاهده شده است. همچنین نشان می‌دهیم که طیف جذب نوری ساختار دو بعدی ZnS به‌شدت به برانگیختگی‌های Frenkel وابسته است. اثرات برانگیختگی افزایش یافته در ورق تک لایه ZnS می‌تواند در طراحی کاربردهای اپتوالکترونیکی مفید باشد.