Електронна структура, оптичні та сенсорні властивості нанодротиків ZnO

Abstract

У межах теорії функціонала електронної густини проведено дослідження структурних, електронних та оптичних властивостей нанодротиків ZnO. Встановлено, що ширина забороненої зони нанодротиків ZnO зростає зі зменшенням розміру нанодротика. Розраховані функції ε2 нанодротиків ZnO показують значний фіолетовий зсув у порівнянні з об’ємним кристалом ZnO. Наші результати дають деякі відомості для реального розуміння оптичних властивостей ZnO та дають змогу для можливого більш точного спостереження і контролю в процесі росту ZnO матеріалів. Також проведено теоретичні розрахунки адсорбції молекул різних газів на поверхні нанодротиків ZnO. З метою визначення донорного або акцепторного характеру молекулярної адсорбції визначено ступінь перенесення заряду на нанодротики.

В пределах теории функционала плотности проведены исследования структурных, электронных и оптических свойств нанопроволок ZnO. Установлено, что ширина запрещенной зоны нанопроволок ZnO возрастает с уменьшением размера нанопроволок. Рассчитанные функции ε2 нанопроволок ZnO показывают значительный фиолетовый сдвиг по сравнению с объемным кристаллом ZnO. Наши результаты дают некоторые сведения для реального понимания оптических свойств ZnO и позволяют для возможного более точного наблюдения и контроля в процессе роста ZnO материалов. Также проведены теоретические расчеты адсорбции молекул различных газов на поверхности нанопроволок ZnO. С целью определения донорного или акцепторного характера молекулярной адсорбции определено степень перенесения заряда к нанопроволке.

Density functional theory calculations of structural, electronic and optical properties of nanowires ZnO were performed. The obtained results are showing that the band gap increase with the decrease of the ZnO nanowire size. The calculated ZnO nanowires dielectric function shows a significant blueshift with those of bulk ZnO. Our results give some reference to the thorough understanding of optical properties of ZnO, and also enable more precise monitoring and controlling during the growth of ZnO materials to be possible. Also theoretical calculations of adsorption of the different gases molecules on side of nanowires ZnO were performed. Their charge transfer to the nanowire sidewall is investigated in order to determine the donor or acceptor character of molecular adsorbing.