Электронное строение и ближняя тонкая структура спектров рентгеновского поглощения оксидов меди

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты теоретического исследования электронного строения оксидов меди. В рамках теории функционала плотности полнопотенциальным методом линеаризованных присоединенных плоских волн с использованием модифицированного потенциала Бэки–Джонсона mBJ рассчитаны зонные структуры оксидов меди Сu2O и СuO. Установлено, что использование модифицированного потенциала Бэки–Джонсона дает лучшее согласие результатов расчета зонной структуры оксидов меди с экспериментом по сравнению с приближением GGA. Применение потенциала mBJ позволило описать оба соединения как полупроводники, параметры зонной структуры которых качественно согласуются с экспериментом. Вычислены спектры ближней тонкой структуры L3-края рентгеновского поглощения меди и K-края поглощения кислорода в Сu2O и СuO при различных степенях заполнения остовного уровня, с которого происходит электронный переход, и сопоставлены с экспериментальными данными.

Об авторах

В. Р. Радина

Воронежский государственный университет

Email: iminova@phys.vsu.ru
Россия, 394018, Воронеж, Университетская пл., 1

М. Д. Манякин

Воронежский государственный университет

Email: iminova@phys.vsu.ru
Россия, 394018, Воронеж, Университетская пл., 1

С. И. Курганский

Воронежский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: iminova@phys.vsu.ru
Россия, 394018, Воронеж, Университетская пл., 1

Список литературы

  1. Sharshir S.W., El-Shafai N.M., Ibrahim M.M., Kandeal A.W., El-Sheshtawy H.S., Ramadan M.S., Rashad M., El-Mehasseb I.M. Effect of Copper Oxide/Cobalt Oxide Nanocomposite on Phase Change Material for Direct/Indirect Solar Energy Applications: Experimental Investigation // J. Energy Storage. 2021. V. 38. P. 102526. https://doi.org/10.1016/j.est.2021.102526
  2. Dutta P., Mandal R., Bhattacharyya S., Dey R., Dhar R.S. Fabrication and Characterization of Copper Based Semiconducting Materials for Optoelectronic Applications // Microsyst. Technol. 2021. V. 27. P. 3475.https://doi.org/10.1007/s00542-020-05145-5
  3. Kwon J., Cho H., Jung J., Lee H., Hong S., Yeo J., Han S., Ko S.H. ZnO/CuO/M (M = Ag, Au) Hierarchical Nanostructure by Successive Photoreduction Process for Solar Hydrogen Generation // Nanomaterials. 2018. V. 8. № 5. P. 323. https://doi.org/10.3390/nano8050323
  4. Majumdar D., Ghosh S. Recent Advancements of Copper Oxide Based Nanomaterials for Supercapacitor Applications // J. Energy Storage. 2021. V. 34. P. 101995. https://doi.org/10.1016/j.est.2020.101995
  5. Majumder T., Das D., Jena S., Mitra A., Dasa S., Majumder S.B. Electrophoretic Deposition of Metal-Organic Framework Derived Porous Copper Oxide Anode for Lithium and Sodium Ion Rechargeable Cells // J. Alloys Compd. 2021. V. 879. P. 160462. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.160462
  6. Kwon H., Kim J., Ko K., Matthewsc M.J., Suh J., Kwon H.J., Yoo J.H. Laser-Induced Digital Oxidation for Copper-Based Flexible Photodetectors // Appl. Surf. Sci. 2021. V. 540. P. 14833. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.148333
  7. Rahman M.M., Alam M.M., Hussain M.M., Asiri A.M., Zayed M.E.M. Hydrothermally Prepared Ag2O/CuO Nanomaterial for an Efficient Chemical Sensor Development for Environmental Remediation // Environ. Nanotechnol. Monit. Manag. 2018. V. 10. P. 1–9. https://doi.org/10.1016/j.enmm.2018.04.001
  8. Hebert C., Luitz J., Schattschneider P. Improvement of Energy Loss Near Edge Structure Calculation Using Wien2k // Micron. 2003. V. 34. P. 219–225. https://doi.org/10.1016/S0968-4328(03)00030-1
  9. Курганский С.И., Манякин М.Д., Дубровский О.И., Чувенкова О.А., Турищев С.Ю., Домашевская Э.П. Теоретическое и экспериментальное исследование структуры диоксида олова // Физика твердого тела. 2014. Т. 56. № 9. С. 1690–1695. https://doi.org/10.1134/S1063783414090170
  10. Manyakin M.D., Kurganskii S.I., Dubrovskii O.I., Chuvenkova O.A., Domashevskaya E.P., Ryabtsev S.V., Ovsyannikov R., Parinova E.V., Sivakov V., Turishchev S.Yu. Electronic and Atomic Structure Studies of Tin Oxide Layers Using X-Ray Absorption Near Edge Structure Spectroscopy Data Modelling // Mater. Sci. Semicond. Process. 2019. V. 99. P. 28–33. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2019.04.006
  11. Nesvizhskii A.I., Rehr J.J. L-edge XANES of 3d-transition Metals // J. Synchrotron Radiat. 1999. V. 6. P. 315–316. https://doi.org/10.1107/S0909049599001697
  12. Слэтер Дж. Методы самосогласованного поля для молекул и твердых тел / Под ред. Вонсовского В.А., Чиркова А.К. М.: Мир, 1978. 672 с.
  13. Grioni M., van Acker J.F., Czyzyk M.T., Fuggle J.C. Unoccupied Electronic Structure and Core-Hole Effects in the X-Ray-Absorption Spectra of Cu2O // Phys. Rev. B: Condens. Matter. 1992. V. 45. P. 3309–3312. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.45.3309
  14. Meyer B.K., Polity A., Reppin D., Becker M., Hering P., Klar P.J., Sander T., Reindl C., Benz J., Eickhoff M., Heiliger C., Heinemann M., Blasing J., Krost A., Shokovets S., Muller C., Ronning C. Binary Copper Oxide Semiconductors: from Materials towards Devices // Phys. Status Solidi B. 2012. V. 249. P. 1487–1509. https://doi.org/10.1002/pssb.201248128
  15. Wu D., Zhang Q., Tao M. LSDA + U Study of Cupric Oxide: Electronic Structure and Native Point Defects // Phys. Rev. B: Condens. Matter. 2006. V. 73. P. 235206. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.73.235206
  16. Nolan M., Elliott S.D. The p-Type Conduction Mechanism in Cu2O: a First Principles Study // Phys. Chem. Chem. Phys. 2006. V. 8. P. 5350–5358. https://doi.org/10.1039/B611969G
  17. Schwarz K., Blaha P., Madsen G.K.H. Electronic Structure Calculations of Solids Using the WIEN2k Package for Material Sciences // Comput. Phys. Commun. 2002. V. 147. P. 71–76. https://doi.org/10.1016/S0010-4655(02)00206-0
  18. Tran F., Blaha P. Accurate Band Gaps of Semiconductors and Insulators with a Semilocal Exchange-Correlation Potential // Phys. Rev. Lett. 2009. V. 102. P. 226401. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.102.226401
  19. Ruiz E., Alvarez S., Alemany P., Evarestov R.A. Electronic Structure and Properties of Cu2O // Phys. Rev. B: Condens. Matter. 1997. V. 56. P. 7189. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.56.7189
  20. Asbrink S., Norrby L.J. A Refinement of the Crystal Structure of Copper(II) Oxide with a Discussion of Some Exceptional E.s.d.'s // Acta Crystallogr., Sect. B: Struct. Sci. 1970. V. 26. P. 8–15. https://doi.org/10.1107/S0567740870001838
  21. Heinemann M., Eifert B., Heiliger C. Band Structure and Phase Stability of the Copper Oxides Cu2O, CuO, and Cu4O3 // Phys. Rev. B: Condens. Matter. 2013. V. 87. P. 11511. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.87.115111
  22. Wang Y., Lany S., Ghanbaja J., Fagot-Revurat Y., Chen Y.P., Soldera F., Horwat D., Mücklich F., Pierson J.F. Electronic Structures of Cu2O, Cu4O3, and CuO: a Joint Experimental and Theoretical Study // Phys. Rev. B: Condens. Matter. 2016. V. 94. P. 245418. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.94.245418

Дополнительные файлы


© В.Р. Радина, М.Д. Манякин, С.И. Курганский, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».