Computer Simulation of Multilayer Nanoparticles of Elementary Semiconductors

539.2:004.414:541.128:004.414

  • Yulia V. Terentyeva Altai State University, Barnaul, Russia Email: zyv1985@mail.ru
  • Sergey A. Beznosyuk Altai State University, Barnaul, Russia Email: bsa1953@mail.ru
Keywords: computer simulation, silicon, germanium, diamond-like semiconductors, nanolayer semiconductors

Abstract

The paper presents the results of computer simulations of diamond-like silicon and germanium nanoparticles, as well as layered semiconductors of various nuclearities with alternating layers. In the work, 16 models of nanoparticles with the sizes of 3-3-3 elementary cells (е.с.) and 5-5-5 e.c. with different alternations of Si and Ge layers have been constructed.

The equilibrium parameters of bonded atom pairs in the crystal structure of the studied NEMS with different morphological structures are obtained using the non-local density functional method. The dependence of the energy of the studied nanoparticles on the size, composition, and the sequence of Si and Ge alternating layers is studied by the methods of molecular mechanics.

It is revealed that there are slight changes in the interatomic distance in semiconductor systems with a diamond-like structure and in the NEMS state. Systems with only Si atoms turned out to be energetically more stable than systems with only Ge atoms. The introduction of Ge atoms into Si-based systems reduces the thermodynamic stability of the particle, while it is vice versa for the Si atoms introduced into Ge-based systems. It is concluded that the appearance of the Si-Ge bonds in a nanoparticle stabilizes germanium particles and destabilizes silicon particles.

Downloads

Download data is not yet available.

Metrics

Metrics Loading ...

Author Biography

Yulia V. Terentyeva, Altai State University, Barnaul, Russia

Candidate of Sciences in Physics and Mathematics, Associate Professor of the Department of Physical and Inorganic Chemistry

References

Марков В.Ф., Мухамедзянов Х.Н., Маскаева Л.Н. Материалы современной электроники. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2014. 272 с.

Терентьева Ю.В. Физико-химические условия устойчивости легированных марганцем нанослоев арсенида галлия и его изоэлектронных аналогов : дисс. .. .канд. физ.-мат. наук : 02.00.04. Барнаул, 2013. 138 с.

Кеслер В.Г. Взаимная диффузия в GexSi1 x/Si гетероструктурах, выращенных методом МЛЭ : дисс. .канд. физ.-мат. наук : 01.04.10. Новосибирск, 2005. 218 с.

Лобанов Д.Н. Исследования особенностей роста и фотолюминесценции Ge(Si) самоформирующихся островков, выращенных на Si(001) подложках и напряженных Si; xGex слоях : дисс. .канд. физ.-мат. наук : 01.04.07. Нижний Новгород, 2006. 159 с.

Карпенко Е.С., Курдюмов Н.Е., Хованова А.О. Свойства германия в макро- и наноструктурах // Международный студенческий научный вестник. 2018. №6. С. 183-188.

Каплунов И.А., Рогалин В.Е. Оптические свойства и области применения германия в фотонике // Фотоника. 2019. Т. 13 № 1. С. 88-106. DOI: 10.22184/FRos.2019.13.1.88.106

Терентьева Ю.В., Белоусова Е.С., Безносюк С.А. Компьютерное моделирование наноструктур на основе кремния-германия // Актуальные проблемы биофармации, материаловедения и химической биотехнологии : Региональная научно-практическая конференция молодых ученых, 20-27 апреля 2017 г. Барнаул: АлтГУ, 2017. С. 120-125.

Терентьева Ю.В., Безносюк С.А., Белоусова Е.С. Компьютерное моделирование НЭМС твердых растворов кремния-германия // Многоядерные процессоры, параллельное программирование, ПЛИС, системы обработки сигналов. 2017. № 7. С. 143-149.

Barthelmy D. Germanium (Германий), структурный тип — diamond // Кристаллографическая и кристаллохимическая база данных для минералов и их структурных аналогов www-Минкрист. URL: http://database.iem.ac.ru/ mincryst/rus/s_carta.php?GERMANIUM+1740 (дата обращения: 01.12. 2023).

Published
2024-04-05
How to Cite
Terentyeva Y. V., Beznosyuk S. A. Computer Simulation of Multilayer Nanoparticles of Elementary Semiconductors // Izvestiya of Altai State University, 2024, № 1(135). P. 61-66 DOI: 10.14258/izvasu(2024)1-08. URL: http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282024%291-08.