تاثير جايگزيدگي اتم كروم بر ويژگي الكترونيكي و نوري نانوصفحه روي سولفيد

Effect of doping Chromiumon Electronic and optical properties of ZnS nanosheet

در مقاله‌ي پيش رو به بررسي خواص الكترونيكي و اپتيكي نانوصفحه‌ها‌ي خالص روي سولفيد ZnSو آلاييده‌ي Cr-ZnS، با استفاده از بسته‌ي محاسباتي كوانتوم اسپرسو و بكارگيري تقريب GGA- PBE در چارچوب نظريه‌ي تابعي چگالي پرداخته‌ايم و در حل محاسبات نيز، از روش شبه‌پتانسيل و بسط تابع موج الكترون‌هاي ظرفيت برحسب امواج تخت بهره گرفته‌ايم. بررسي‌ها حاكي از آن است كه افزودن اتم كروم به عنوان ناخالصي، منجر به كاهش گاف انرژي نانوصفحه به 5/1 الكترون ‌ولت و پيدايش خواص نيمه ‌فلزي مي‌شود، همچنين باعث كاهش مقدار تابع دي الكتريك و ضريب خاموشي شده و پيك‌هايي در ناحيه‌ي مرئي براي هر دو نمودار ظاهر مي‌شود؛ مقدار تابع اتلاف نيز در تركيب آلاييده به كروم كاهش مي‌يابد و باعث جابجايي پيك‌هاي پلاسموني به انرژي‌هاي كمتر مي‌گردد، علاوه بر اين با افزودن كروم ضريب شكست در انرژي‌هاي پايين افزايش مي‌يابد، بطوريكه مي‌توان آن را جز مواد با ضريب شكست بالا دانست. افزايش ضريب بازتابندگي نيز نشان از فلزي‌تر شدن خواص تركيب ناخالص دارد. ضريب بازتابندگي اپتيكي بعد از 13 الكترون ولت و ضريب خاموشي بعد از 21 الكترون ولت به طوركلي صفر مي‌شوند؛ با در نظر داشتن نتايج بدست آمده مي‌توان طراحي و ساخت ابزارهاي الكترونيكي و اپتيكي را بهبود بخشيد.

Electronic and optical properties of the pure and Cr-doped ZnS nanosheets have been studied via adopting a plane-wave pseudopotential approach at the DFT-PBE level of theory. It is found that adding Cr atoms as the impurity decreases the band gap down to 1.5 eV and gives rise to half-metallic characteristics. Moreover, values of the dielectric function and the extinction coefficient of the doped monolayer decrease compared to the pure one, leading to some peaks in the visible range. The loss function also takes lower values due to doping and makes the plasmon peaks shift to lower energy range. However, the refractive index has an increasing trend at low energies so that the doped nanosheet could be considered as a high-refractive index material. Increase in the reflective coefficient also indicates the higher metallic feature of the doped monolayer compared to the pure one. Furthermore, the optical reflective and the extinction coefficients vanish for values larger than 13 and 21 eV, respectively. Our results could be of great importance for improving the performance of electronic and optical devices.