Электронные свойства наноструктурированного оксида ниобия с термически активированными точечными дефектами

Abstract

В работе представлены результаты квантово-механического компьютерного моделирования, проведенного с целью исследования электронных свойств структур на основе наноструктурированного оксида ниобия, для оценки возможности применения данных материалов в устройствах современной электроники. Расчеты фундаментальных свойств квазидвумерных материалов выполнялись с использованием современных первопринципных методов, основанных на теории функционала плотности. В качестве среды моделирования использовался программный пакет VASP (Vienna Ab initio Simulation Package), который предназначен для выполнения квантово-механических расчетов. В результате моделирования установлены следующие характеристики структур на основе оксида ниобия: бездефектный кристалл Nb2O5 является немагнитным материалом с запрещенной зоной равной 2,2 эВ; параметры элементарной ячейки: a=3.873 Å, b=4.061 Å, c=6.827 Å; α=90.08˚, β=106.47˚, γ=90.00˚; у наноструктурированного оксида ниобия с вакансией иона ниобия и иона кислорода происходит увеличение ширины запрещенной зоны на 0,76 и 0,21 эВ, соответственно. Прямозонный тип проводимости сохраняется у всех исследуемых структур на основе наноструктурированного оксида ниобия. Полученные результаты количественно и качественно характеризуют электронные свойства кристаллических структур на основе Nb2O5 и могут быть использованы при разработке методов расчетов основных электрофизических параметров перспективных компонентов электроники.