Полупроводники

Выяснение особенностей зонной структуры нанопластин HgTe в ультратонком пределе

В. Г. Кузнецов^a, А. А. Гавриков^b, А. В. Колобов<sup>b

a</sup> Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия
^b Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена, Санкт-Петербург, Россия

Аннотация: Методом функционала плотности в различных его вариантах с учетом спин-орбитального взаимодействия исследована зонная структура нанопластин теллурида ртути (HgTe) в пределе двух монослоев (2ML). Рассмотрены однослойная (1ML) и двуслойная (2ML) нанопластины HgTe в фазе сфалерита, а также объемный HgTe. Продемонстрировано, что сильное спин-орбитальное взаимодействие в сочетании с двумерным квантовым ограничением приводит к значительным изменениям в электронной зонной структуре ультратонких двумерных (2D) нанопластин HgTe и упорядоченности их пограничных зон по сравнению с трехмерным материалом. Расчеты зонной структуры 2D-нанопластин в ультратонком пределе выявили целый ряд особенностей: (i) характер зонной структуры 1ML-HgTe (инверсный/неинверсный порядок зон) зависит от вида используемого функционала плотности; (ii) правильная зонная структура 1ML-HgTe имеет неинверсный (нормальный) порядок зон, а сама нанопластина является прямозонным в точке $\Gamma$ полупроводником; (iii) в зонной структуре 2ML-HgTe отсутствует запрещенная зона и имеет место инверсный порядок зон; (iv) зонная структура 2ML-HgTe вблизи уровня Ферми обладает поведением, характерным для вейлевского полуметалла типа II.

Ключевые слова: теллурид ртути, 2D-нанопластины, инверсная зонная структура, вейлевский полуметалл типа II.

Поступила в редакцию: 16.09.2025
Исправленный вариант: 26.10.2025
Принята в печать: 06.11.2025

DOI: 10.61011/FTT.2025.11.62130.255-25

Реферативные базы данных:

•