A theoretical study on the electronic, structural and optical properties of armchair, zigzag and chiral silicon–germanium nanotubes

文献情報

出版日 2021-05-09
DOI 10.1039/D1CP00519G
インパクトファクター 3.676
著者

Alejandro Herrera-Carbajal, Ventura Rodríguez-Lugo, Juan Hernández-Ávila, Ariadna Sánchez-Castillo


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要旨

In this work we have studied infinite size silicon–germanium alloy nanotubes of several types, armchair, zigzag and chiral, by theoretical analysis based on density functional theory as implemented in the SIESTA code, which utilizes a linear combination of atomic orbitals and a generalized gradient approximation proposed by Perdew, Burke and Ernzerhof (GGA–PBE) for the exchange and correlation energy. The structures were relaxed until the atomic forces were less than 0.0001 eV Å−1. The electronic band structure, density of states and cohesive energy were then computed; the optical calculation was run in between 0 and 6 eV, with a broadening of 0.05 eV. The obtained results exhibit the deformation of the structure on the surface, which seems to be related to its stability. The armchair and zigzag tubes are direct band gap semiconductor materials, while chiral nanotubes shift from indirect to direct bandgap semiconductors, depending on their diameter size. Likewise, the bandgap depends on the diameter of the SiGe nanotubes (SiGeNTs). We have associated the absorption curves and the density of states through Van Hove singularities. In summary, our results on the structural and electronic properties of SiGeNTs elucidate their possible applications in thermoelectrics, photovoltaics and nanoelectronics, while the possibility of associating the absorption curves with the density of states provides a method of characterization.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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