СТРУКТУРНЫЕ, ЭЛЕКТРОННЫЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СМЕЩЕННЫХ НАНОКРИСТАЛЛОВ СИСТЕМЫ Cu2ZnSn(S1-XSeX)4

В работе с помощью квантово-химических расчетов в рамках теории функционала плотности (ТФП) исследованы геометрическая структура, электронные и оптические свойства нанокристаллов Cu2ZnSn(S1-xSex)4, где x = 0, 0,25, 0,50, 0,75, 1,00. Для расчетов электронных и оптических свойств использовались модифицированный обменкорреляционный потенциал Беке-Джонсона. Расчетные структурные характеристики показывают, что объем этих систем увеличивается с увеличением концентрации Se. Электронные свойства кестерита Cu2ZnSnS4, легированного селеном, показывают, что ширина запрещенной зоны имеет тенденцию к уменьшению. Было обнаружено, что поглотительный способность нанокристаллов Cu2ZnSn(S1-xSex), заметно улучшается с увеличением концентрации селена, а следовательно, эффективность преобразования Cu2ZnSnS4 в ИК-области излучения увеличивается. Наблюдается оптимизация ширина запрещенной зоны от 1.455 до 0.94 эВ, что хорошо согласуется с существующими экспериментальными данными для чистых и нелегированных систем Cu2ZnSnS4 и Cu2ZnSnSе4. Расчетная ширина запрещенной зоны для системы Cu2ZnSnS3Se составляет 1,346 эВ, что сопоставимо с оптимальной шириной запрещенной зоны полупроводников, используемых в фотоэлектрических приложениях. Было обнаружено, что увеличение концентрации Se приводит к снижению отражательной способности этих систем. Рассчитанные оптоэлектронные параметры и плотность электронных состояний показывают, что система Cu2ZnSnS4:Se обладает благоприятным свойством, подходящим для применения в технологии солнечных батарей