平面 SiC 量子点的电子、振动与光学性质的第一性原理研究
材料科学
2023-11-22 v2
摘要
随着完全平面二维碳化硅（SiC）同素异形体的合成被报道，其技术应用前景极为广阔。近来，除蜂窝状单层外，若干作者已通过计算研究了多种新型无限周期 SiC 单层的结构与电子性质。本工作中，我们对若干有限但完全平面的 SiC 结构，即零维量子点（QD），的几何、电子结构、振动与光学吸收谱进行了系统的第一性原理研究。所研究结构的尺寸在 1.20–2.28 nm 范围，其计算得到的 HOMO(H)-LUMO(L) 带隙在 0.66 eV 至 4.09 eV 之间，即覆盖从红外到紫外光谱区域。SiC QD 中的 H-L 带隙相较于相应单层的带隙更大，证实了量子限域效应。尽管 QD 中存在共价键，Mulliken 电荷分析显示由于两原子电子亲和能不同，Si 原子呈正电荷而 C 原子呈负电荷。此外，观察到强烈的构效关系，并在振动与光学谱中均留下特征指纹。不同 SiC QD 中宽范围的 H-L 带隙使其非常适用于光催化、发光二极管与太阳能电池等领域。
引用
@article{arxiv.2311.11072,
title = {A first-principles study of the electronic, vibrational, and optical properties of planar SiC quantum dots},
author = {Rupali Jindal and Vaishali Roondhe and Alok Shukla},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.11072},
year = {2023}
}
备注
28 pages, 5 figures (included)