Электронное строение Cd-замещенных кремниевых клатратов

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Представлены результаты теоретического исследования электронного строения ряда Cd-замещенных клатратов на основе кремния. Расчет проводился методом линеаризованных присоединенных плоских волн. В результате расчета была получена зонная структура, полные и парциальные плотности электронных состояний. Проведен анализ влияния количества замещающих атомом кадмия и их кристаллографической позиции в элементарной ячейке на электронно-энергетический спектр клатратов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. А. Борщ

Воронежский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: n.a.borshch@ya.ru
Россия, 394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84

Н. С. Переславцева

Воронежский государственный технический университет

Email: n.a.borshch@ya.ru
Россия, 394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84

В. Р. Радина

Воронежский государственный университет

Email: n.a.borshch@ya.ru
Россия, 394018 Воронеж, Университетская пл., 1

С. И. Курганский

Воронежский государственный университет

Email: n.a.borshch@ya.ru
Россия, 394018 Воронеж, Университетская пл., 1

Список литературы

  1. Slack G.A. Design Concepts for Improved Thermoelectric Materials // MRS Proc. 1997. V. 478. P. 47–54. https://doi.org/10.1557/PROC-478-47
  2. Kasper J. S., Hagenmuller P., Pouchard M., Cros C. Clathrate Structure of Silicon Na8Si46 and NaxSi136 (x < 11) // Science. 1965. V. 150. P. 1713–1716. https://doi.org/10.1126/science.150.3704.1713
  3. Guloy A., Ramlau R., Tang Z., Schnelle M., Baitinger M., Grin Y. A Guest-Free Germanium Clathrate // Nature. 2006. V. 443. P. 320–323. https://doi.org/10.1038/nature05145
  4. Myles C. W., Dong J., Sankey O. F. Structural and Electronic Properties of Tin Clathrate Materials // Phys. Rev. B. 2001. V. 64. P. 165202–165212. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.64.165202
  5. Shimizu F., Maniwa Y., Kume K., Kawaji K., Yamanaka S., Ishikawa M. NMR Study in the Superconducting Silicon Clathrate Compound NaxBaySi46 // Phys. Rev. B. 1996. V. 54. P. 13242–13246. https://doi.org/10.1103/physrevb.54.13242
  6. Tse J. S., Desgreniers S., Zhi-qiang L., Ferguson M. R., Kawazoe Y. Structural Stability and Phase Transitions in K8Si46 Clathrate under High Pressure // Phys. Rev. B. 2002. V. 89. P. 195507–195510. https://doi.org/10.1103/physrevlett.89.195507
  7. Fukuoka H., Kiyoto J., Yamanaka S. Superconductivity and Crystal Structure of the Solid Solutions of Ba8-δSi46-δGex (0 ≤ ≤ x ≤ 23) with Type I Clathrate Structure // J. Solid State Chem. 2003. V. 175. P. 237–244. http://dx.doi.org/10.1016/S0022-4596(03)00253-6
  8. Novikov V.V., Matovnikov A.V., Mitroshenkov N.V., Likhanov M.S., Morozov A.V., Shevelkov A.V. Temperature-Dependent Influence of Disorder on the Thermodynamic Properties of Sn20.53.5As20I8, a Vacancy-Driven Superstructure of the Type-I Clathrate // Philos. Mag. 2021. V. 101. № 19. P. 2092–2107. https://doi.org/10.1080/14786435.2021.1953177
  9. Kawasaki K., Kishimoto K., Asada H., Akai K. Synthesis and Some Properties of Ba24−x(Ga,Sn)136 (x~4) Type-II Clathrates // J. Solid State Chem. 2020. V. 290. P. 121540–121547. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2020.121540
  10. Barkalov O.I., Kuzovnikov M.A., Sholin I.A., Orlov N.S. Transformations of Silicon Clathrate Si136 Under High Hydrogen Pressure up to 11 GPa // Solid State Commun. 2021. V. 340. P. 114492–114498. https://doi.org/10.1016/j.ssc.2021.114492
  11. Gunatilleke W. D. C. B., Wong-Ng W., Zavalij P.Y., Zhang M., Chen Y.-S., Nolas G.S. Revealing Uncommon Transport in the Previously Unascertained Very Low Cation Clathrate-I Eu2Ga11Sn35 // Cryst. Eng. Common. 2023. V. 25. P. 48–52. https://doi.org/10.1039/D2CE01026G
  12. Ghosh K., Ovchinnikov A., Baitinger M., Krnel M., Burkhardt U., Grin Y., Bobev S. Lithium Metal Atoms Fill Vacancies in the Germanium Network of a Type-I Clathrate: Synthesis and Structural Characterization of Ba8Li5Ge41 // Dalton Trans. 2023. V. 52. P. 10310–10322. https://doi.org/10.1039/D3DT01168B
  13. Christensen M., Johnsen S., Iversen B. B. Thermoelectric Clathrates of Type I // Dalton Trans. 2010. V. 39. P. 978–992. https://doi.org/10.1039/B916400F
  14. Wang L.-H., Chang L.-S. Thermoelectric Properties of p-Type Ba8Ga16Ge30 Type-I Clathrate Compounds Prepared by the Vertical Bridgman Method // J. Alloys Compd. 2017. V. 722, P. 644–650. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.06.110
  15. Koga, K., Suzuki, K., Fukamoto, M., Anno H., Tanaka T., Yamamoto S. Electronic Structure and Thermoelectric Properties of Si-Based Clathrate Compounds // J. Electron. Mater. 2009. V. 38. P. 1427–1432. https://doi.org/10.1007/s11664-009-0730-6
  16. Nasir N., Grytsiv A., Melnychenko-Koblyuk N., Rogl P., Bauer E., Lackner R., Royanian E., Giester G., Saccone A. Clathrates Ba8{Zn,Cd}xSi46−x, x7: Synthesis, Crystal Structure and Thermoelectric Properties // J. Phys.: Condens. Matter. 2009. V. 21. № 38. P. 385404–385411. http://dx.doi.org/10.1088/0953-8984/21/38/385404
  17. Koelling D.D., Arbman G.O. Use of Energy Derivative of the Radial Solution in an Augmented Plane Wave Method: Application to Copper // J. Phys. F. 1975. V. 5. P. 2041–2054. https://doi.org/10.1088/0305-4608/5/11/016
  18. Vosko S.N., Wilk L., Nusair M. Accurate Spin-Dependent Electron Liquid Correlation Energies for Local Spin Density Calculations: a Critical Analysis // Can. J. Phys. 1980. V. 58. P. 1200–1211. https://doi.org/10.1139/p80-159
  19. MacDonald A.H., Pickett W.E., Koelling D.D. A Linearised Relativistic Augmented-Plane-Wave Method Utilising Approximate Pure Spin Basis Functions // J. Phys. C. 1980. V. 13. P. 2675–2683. https://doi.org/10.1088/0022-3719/13/14/009
  20. Курганский С. И., Борщ Н. А., Переславцева Н. С., Электронная структура и спектральные характеристики клатратов Si46 и Na8Si46 // Физика и техника полупроводников. 2005. Т. 39. № 10. С. 1218–1223.
  21. Борщ Н. А., Переславцева Н. С., Курганский С. И. Электронная структура и спектральные характеристики Zn-замещенных клатратных силицидов // Физика и техника полупроводников. 2011. Т. 45. № 6. С. 729–739.
  22. Борщ Н. А., Переславцева Н. С., Курганский С. И. Электронно-энергетический спектр в Pd-замещенных клатратных кристаллах на основе кремния // Физика твердого тела. 2012. Т. 54. № 2. С. 241–245.
  23. Борщ Н. А., Курганский С. И. Электронная структура четырехкомпонентных клатратных кристаллов системы Ba-Zn-Si-Ge // Физика и техника полупроводников. 2018. Т. 52. № 3. С. 299–303. https://doi.org/10.21883/FTP.2018.03.45612.8615a

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Зонная структура Сd-замещенных кремниевых клатратов в окрестности уровня Ферми.

Скачать (155KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Полная и парциальные плотности электронных состояний в клатрате Ba8Cd6Si40.

Скачать (6KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Полная и парциальные плотности электронных состояний в клатрате Ba8Cd7Si39.

Скачать (14KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Полная и парциальные плотности электронных состояний в клатрате Ba8Cd8Si38.

Скачать (87KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Координационные тетраэдры атомов клатратной решетки из неэквивалентных кристаллографических позиций и локальные парциальные плотности электронных состояний атомов кадмия из неэквивалентных кристаллографических позиций в клатратах Ba8Cd7Si39 и Ba8Cd8Si38.

Скачать (57KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024