Propriétés de la structure électronique des chalcopyrites

Abstract

الملخص (بالعربية) :

لقد بحثنا في الخصائص الهيكلية والإلكترونية والبصرية لـ MgSiP2 و MgGeP2 و MgSnP2 و MgPbP2( أشباه موصلات الكالكوبرايت الثلاثية AIIBIVCV2 ) باستخدام طريقة الموجة المستوية المعززة الكاملة المحتملة (FP-LAPW) جنبًا إلى جنب مع تقريب(GGA-PBE) Perdew- Burke- Ernzerhof-generalized gradient وقد اخترنا Becke-Johnson المعدلة (mBJ) لإمكانات الارتباط التبادلي. استخدمنا نهج إجمالي الطاقة لتحديد نسبة c/a وحجم التوازن V. من ناحية ، قمنا بتحليل الخصائص الإلكترونية للحصول على صورة دقيقة لهيكل النطاق الإلكتروني ، وكثافة الحالات ، ومن ناحية أخرى ، ناقشنا الخصائص البصرية بشكل مكثف (الوظيفة العازلة المعقدة ، أطياف الامتصاص ، معامل الانكسار ، معامل الانقراض ، طيف فقدان الطاقة ، الانكسار ، والانعكاس) لهذه المواد. إن مقارنة النتائج المحسوبة مع البيانات النظرية والتجريبية المتاحة على بلورات Mg–IV–P2 (IV = Ge, Sn, and Pb) مشجعة. قد تكون هذه المقالة هي المفتاح لفهم خصائص MgPbP2. الكلمات المفتاحية: حساب المبدأ الأول ؛ الكهروضوئية؛ كالكوبايرايت. أشباه الموصلات. هيكل فجوات الطاقة، الخواص البصرية. ----------------------------------------------Résumé (en Français) :

Nous avons étudié les propriétés structurelles, électroniques et optiques de MgSiP2, MgGeP2, MgSnP2 et MgPbP2 (semi-conducteurs de chalcopyrite ternaire AIIBIVCV2) en utilisant la méthode d'onde plane augmentée linéarisée (FP-LAPW) avec l'approximation du gradient généralisé de Perdew-Burke-Ernzerhof (GGA-PBE) et nous avons choisi le potentiel modifié de Becke-Johnson (mBJ) pour les potentiels d'échange-corrélation. Nous avons utilisé une approche d'énergie totale pour déterminer le rapport c/a et le volume d'équilibre. D'une part, nous avons analysé les propriétés électroniques pour obtenir une image précise de la structure de bande électronique et de la densité d'états et d'autre part, nous avons discuté de manière intensive les propriétés optiques (la fonction diélectrique complexe, les spectres d'absorption, l'indice de réfraction, le coefficient d'extinction, le spectre de perte d'énergie (e-loss), la biréfringence et la réflectivité) de ces matériaux. Une comparaison des résultats calculés avec les données théoriques et expérimentales disponibles sur les cristaux chalcopyrite Mg–IV–P2 (IV = Ge, Sn et Pb) est encourageante. Cet article peut être la clé pour comprendre les propriétés de MgPbP2. Les mots clés : Calcul du premier principe ; Photovoltaïque; Chalcopyrite; semi-conducteur; structure de bande ; propriétés optiques. ----------------------------------------------Abstract (en Anglais) :

We investigated the structural, electronic, and optical properties of MgSiP2, MgGeP2, MgSnP2, and MgPbP2 (AIIBIVCV2 ternary chalcopyrite semiconductors) using the full potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW) method along with the Perdew- Burke- Ernzerhof-generalized gradient approximation (GGA-PBE) and we have chosen the modified Becke-Johnson (mBJ) for exchange-correlation potentials. We used a total-energy approach to determine the c/a ratio and the equilibrium volume. On the one hand, we analyzed electronic properties to obtain an accurate picture of the electronic band structure, and the density of states and On the other hand, we intensively discussed the optical properties (The complex dielectric function, absorption spectra, refractive index, extinction coefficient, energy-loss spectrum, birefringence, and reflectivity) of these materials. A comparison of the calculated results with the available theoretical and experimental data on Mg–IV–P2 (IV = Ge, Sn, and Pb) chalcopyrite crystals is encouraging. This article may be the key to understand the properties of MgPbP2. Keywords : First-principle Calculation; Photovoltaic; Chalcopyrite; semiconductor; Band structure; optical properties.