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Scientific Reports 12권, 기사 번호: 12978(2022) 이 기사 인용

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삼원 Cd0.25Zn0.75Se 합금의 광전자 특성은 밀도 범함수 이론을 사용하여 수정된 Becke-Jhonson 전위 내에서 0~25GPa 범위의 고압의 영향을 받아 보고되었습니다. 이 합금은 입방체 대칭을 가지며 기계적으로 안정적이며 벌크 탄성률은 압력에 따라 증가합니다. 이는 압력이 증가함에 따라 밴드갭 에너지가 2.37eV에서 3.11eV로 증가하는 직접적인 밴드갭 재료인 것으로 관찰됩니다. 압력은 광학적, 전자적 특성을 변화시켜 흡수 계수를 높이고 녹색에서 보라색으로 가시광선을 흡수합니다. 정적 굴절률과 함께 정적 유전 상수는 모두 압력의 영향으로 증가합니다. 유전상수, 광전도도, 굴절률, 소광계수, 반사 등 광학상수에 대해서도 연구하고 논의합니다. 이 DFT 예측은 다양한 압력에서 작동하는 우주 광전지 및 광전자 장치 제조에서 CdZnSe 반도체 합금 사용에 대한 중요한 연구 방향을 탐구합니다.

업데이트된 기술의 사용은 삼원 합금의 급속한 성장뿐만 아니라 새로운 응용 분야 및 기술 발전의 포함으로 인해 여러 가지 과학적, 기술적 과제를 제기하는 추가 기술 혁신으로 이어집니다. 구성을 조정하고 압력 효과를 이끌어냄으로써 그룹 II-VI의 반도체 특성을 전체 스펙트럼 범위에 걸쳐 작동할 수 있는 잘 알려진 시판 광전자 장치의 특정 용도에 맞게 조정할 수 있습니다1. 이러한 합금의 직접적인 밴드갭은 조성과 압력의 영향을 받아 밴드갭을 조정할 수 있기 때문에 광전자공학 및 광전지 산업을 비롯한 수많은 흥미로운 장치 응용 분야에서 핵심적인 역할을 합니다2. 가변 파장 광 검출기, 발광 다이오드, 광 센서, 태양 전지, 우주 광전지 및 유기 재료 기반 장치와 같은 장치는 모두 이러한 삼원 합금2,3,4,5,6,7,8에 적용 가능합니다.

CdZnSe 삼원 합금은 큰 관심을 끌고 있으며 높은 안정성과 넓은 밴드갭으로 인해 축광, 광전도 및 발광 장치 생산에 사용하기에 매력적인 것으로 밝혀졌습니다9,10,11,12. CdZnSe 반도체의 박막은 분자빔 에피택시(MBE)13, 전착14, 진공 증발15 및 화학욕 증착(CBD) 기술12을 통해 구조적, 유전체 및 자기적 특성을 연구하기 위해 합성되었습니다. 이러한 연구는 구조적 특성16,17, 유전적 특성18 및 자기적 특성19에 대해 수행되었습니다. CdZnSe 양자점의 합성은 Loghina et al.에 의해 보고되었습니다. 그들은 2.27 eV20의 직접 밴드갭을 측정했습니다. 이론적으로 전자 및 광학적 특성은 CASTEP 코드 내에서 압력 처리 없이 평면파 유사 전위 접근 방식을 사용하여 조사되었으며, 삼원 Cd0.25Zn0.75Se 반도체의 열역학적 특성은 0-0~0.25℃ 온도 범위에 대한 이론적 모델 내에서 조사되었습니다. Quantum Expresso 소프트웨어를 사용하여 각각 1000K 및 0-10GPa의 압력. 전자 및 구조적 특성을 포함하여 주변 압력에서의 특정 물리적 특성도 첫 번째 원리 방법을 사용하여 분석되었습니다.

우리가 이해한 바에 따르면 선택된 삼원 Cd0.25Zn0.75Se 합금의 거동에는 심각한 단점이 있으며, 적절한 정보가 부족하여 고압의 영향 하에서 광전자 특성을 탐구하도록 동기를 부여했습니다. 본 연구는 고압의 영향 하에서 발생하는 근본적인 물리적 현상을 이해하기 위해 광전자 특성에 대한 이론적 정보 제공 및 분석에 중점을 두고 있습니다. 구조적 특성 관계와 고압 하에서의 안정성이 처음으로 조사되고 논의됩니다. 본 연구에서는 mBJ 전위 내의 DFT 방법을 함께 사용하여 서로 다른 정수압에서 3원계 Cd0.25Zn0.75Se 반도체의 탄성, 전자, 기계적 및 광학 특성을 탐색했습니다. 이는 고압의 영향 하에서 이 물질의 광전자 특성을 탐구하는 초기 단계입니다.