DOI: 10.15330/pcss.16.2.271-275

М.О. Галущак¹, Т.О. Паращук², В.М. Бойчук³, Л.І. Никируй³

Дослідження термодинамічних властивостей кристалів ZnTe, ZnSe, ZnS із використанням ab initio розрахунків

¹Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу; м. Івано-Франківськ, вул. Карпатська, 15
²Івано-Франківський національний медичний університет,вул Галицька, 1, Івано-Франківськ, 76018, Україна
³Фізико-хімічний інститут, ДВНЗ «Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника», вул. Шевченка, 57, Івано-Франківськ, 76018, Україна, E-mail:taras-parashchuk@i.ua

Із використанням кластерних моделей кубічного сфалериту для стехіометричних ідеальних кристалів ZnX, X=S,Se,Te проведено обчислення величин термодинамічних параметрів за нормальних умов, визначено аналітичні вирази температурних залежностей енергії ΔЕ та ентальпії ΔЕ, вільної енергії Гіббса ΔG, ентропії ΔS. Розраховано температурні залежності температури Дебая ΘD. Встановлено кореляцію розрахованих термодинамічних (ΔЕ, ΔH, ΔG, ΔS) і теплових (Cv, Cp, ΘD) параметрів ідеальних кристалів ZnTe, ZnSe, ZnS та основних їх фундаментальних характеристик (ширини забороненої зони Eg, вкладу йонності δ, електронегативності ΔX, енергії зв'язку D, модуля всестороннього стиску B).
Ключові слова: кластерні моделі, термодинамічні параметри, розрахунки із перших принципів.

 Література

[1] Compensation and deep levels in II-VI compounds / A. Castaldini, A. Cavallini, B. Fraboni [a. oth.] // Materials Science and Engineering. – 1996. – V. B42. – P. 302–305.
[2] Nelmes R. J. Structural Studies of II–VI Semiconductors at High Pressure / R.J. Nelmes, M.I. McMahon, N.G. Wright, D.R. Allan // J. Phys. Chem. Solids. – 1995. – V. 56, Issues 3-4. – P. 545-549.
[3] Wei S.-H. Electronic structure of II-VI compounds and their alloys-role of cation d bands / S.-H. Wei, A. Zunger // Journal of Crystal Growth. – 1990. V. 86, №1. – P. 1-7.
[4] Vasil’ev V. P. Correlations between the Thermodynamic Properties of II-VI and III-VI Phases / V. P. Vasil’ev / Inorganic Materials – 2007. – V. 43, №2 – P. 115-124.
[5] Zener C. Analytic Atomic Wave Functions / C. Zener // Physical Review. – 1930. – V. 36, № 1. – P. 51-56.
[6] Okada H. Study on the ZnSe phase diagram by differential thermal analysis / H. Okada, T. Kawanaka, S. Ohmoto // Journ. Cryst. Growth. – 1996. – V. 165, №1–2 – P. 31–36.
[7] Guskov V. N. P–T–X Phase Equilibrium in the Zn–Te System / V. N. Guskov, J. H. Greenberg, A. S. Alikhanyan, A. M. Natarovsky, T. Feltgen, M. Fiederle, K. W. Benz // Phys. stat. sol. – 2002. – V. 229, № 1. – P. 137–140.
[8] Barlow D. A. Predicting the temperature for the solid–solid phase transition in II–VI semiconductor alloys / D.A. Barlow // Journal of Physics and Chemistry of Solids – 2013. – V. 74, N 3 – P. 406-409.
[9] Structural and Optoelectronic Properties of Unsaturated ZnO and ZnS Nanoclusters / G. Malloci, L. Chiodo, A. Rubio // Journ. of Phys.Chem. – 2012. – V. 116. – P. 8741−8746.
[10] First-principles calculations for electronic, optical and thermodynamic properties of ZnS / Hu Cui-E, Zeng Zhao-Yi, Cheng Yan [a. oth.] // Chinese Physics B. – 2008. – V. 17, № 10. – P. 3867-3874.