Компьютерное моделирование многослойных наночастиц на базе элементарных полупроводников

539.2:004.414:541.128:004.414

Аннотация

Представлены результаты компьютерного моделирования алмазоподобных наночастиц, состоящих из кремния и германия, а также слоевых полупроводников различной нуклеарности с чередующимися слоями. Было построено 16 моделей наночастиц размером 3-3-3 элементарные ячейки и размером 5-5-5 элементарных ячеек с различным чередованием слоев кремния и германия.

Методом нелокального функционала плотности были получены равновесные параметры связей пар атомов, входящих в кристаллическую структуру исследуемых НЭМС с различным морфологическим строением. Методами молекулярной механики была изучена зависимость энергии исследуемых наночастиц от размера, состава, а также последовательности чередования слоев кремния и германия.

Показано незначительное изменение межатомного расстояния в полупроводниковых системах с алмазоподобной структурой и в НЭМС состоянии. Системы, имеющие в своем составе только атомы кремния, оказались энергетически более устойчивы, чем системы, состоящие только из атомов германия. Внедрение атомов германия в кремниевые системы понижает термодинамическую стабильность частицы, в то время как внедрение атомов кремния в германиевые наночастицы повышает их устойчивость. Появление в наночастице связей типа кремний — германий стабилизирует частицы из германия и дестабилизирует частицы из кремния.