Розрахунок забороненої зони фази Si₃MnS у суперкомірці (1Х1Х3) та експериментальне визначення забороненої зони Si<MnS> - Утамурадова, Ш.Б.; Далієв, Ш.Х.; Мавлянов, А.Ш.; Юлдашев, Ф. (Східно-європейський фізичний журнал, 2025)
У статті представлені результати квантово-хімічного розрахунку гіпотетичної структури Si3MnS, що являє собою «гібрид» кубічної решітки кремнію Si та сфалериту ZnS. Для подальшого дослідження та розрахунку обрана решітка Si з алмазною структурою, масштабована до надкомірки (1X1X3). Було зроблено кілька припущень щодо найбільш ймовірних місць заміщення домішкових атомів S та Mn у кристалічній решітці Si. Очікується, що відповідна фаза Si3MnS утворюється в першій координаційній оболонці. Для квантово-хімічних розрахунків було використано пакет програм Quantum ESPRESSO для розрахунків електронної структури з перших принципів та моделювання матеріалів. Розрахована заборонена ширина забороненої зони фази Si3MnS у надкомірці (1Х1Х3) виявилася 1,14 еВ. Також було виміряно вольт-амперні характеристики зразків Si<Mn,S> з p-n переходом, застосовуючи метод температурного сканування при двох порівняно низьких і майже суміжних температурах з метою визначення експериментального значення енергії забороненої забороненої зони. Як вихідні матеріали для експериментів використовувалися оригінальний монокристалічний кремній n-типу (легований фосфором, питомий опір 100 Ом·см) та монокристалічний кремній p-типу (легований бором, питомий опір 1 Ом·см). Була зроблена спроба провести порівняльний аналіз значень забороненої ширини забороненої зони, визначених як під час квантово-хімічних розрахунків густини електронних станів фази Si3MnS, так і під час експериментальних вимірювань. Ретельні квантово-хімічні розрахунки «гібридних» структур типу IV/III-V та IV/II-VI у кубічній решітці кремнію та експериментальні вимірювання можуть пролити світло на можливість розробки високопродуктивних структур для майбутніх сонячних елементів на основі монокристалічного кремнію.