Формирование димеров в газообразной фазе GeTe как способ изготовления тонких кристаллических пленок без вакансий
DOI:
https://doi.org/10.33910/2687-153X-2026-7-1-16-21Ключевые слова:
фазопеременные материалы, теллурид германия, первопринципная молекулярная динамика, резонансная связь, испарение, димерыАннотация
Теллурид германия (GeTe) — многофункциональный материал, обладающий множеством полезных свойств. В частности, это один из лучших термоэлектрических материалов. На термоэлектрические свойства GeTe влияют вакансии на узлах Ge, которые всегда присутствуют в кристаллической фазе из-за низкой энергии образования таких дефектов. В этой работе, используя моделирование молекулярной динамики ab-initio, мы демонстрируем, что благодаря особой природе связей в этом материале, часто называемой резонансной и/или метавалентной, теллурид германия испаряется в виде гетеродимеров, а не отдельных молекул. Эта особенность GeTe может быть использована для изготовления ориентированных пленок GeTe без вакансий, когда материал термически испаряется на нагретую шаблонную подложку.
Библиографические ссылки
Chattopadhyay, T., Boucherle, J. X. (1987) Neutron diffraction study on the structural phase transition in GeTe. Journal of Physics C: Solid State Physics, 20 (10), article 1431. https://doi.org/10.1088/0022-3719/20/10/012 (In English)
Cheng, H., Yao, H., Xu, Y. et al. (2024) Pressure-induced alloying and superconductivity in GeTe. Chemistry of Materials, 36 (8), 3764–3775. http://dx.doi.org/10.1021/acs.chemmater.4c00087 (In English)
Clark, S. J., Segall, M. D., Pickard, C. J. et al. (2005) First principles methods using CASTEP. Zeitschrift für Kristallographie — Crystalline Materials, 220 (5-6), article 567. https://doi.org/10.1524/zkri.220.5.567.65075 (In English)
Edwards, A. H., Pineda, A. C., Schultz, P. A. et al. (2005) Theory of persistent, p-type, metallic conduction in c-GeTe. Journal of Physics: Condensed Matter, 17 (32), article L329. https://doi.org/10.1088/0953-8984/17/32/L01 (In English)
Fons, P., Kolobov, A. V., Krbal, M. et al. (2010) Phase transition in crystalline GeTe: Pitfalls of averaging effects. Physical Review B, 82 (15), article 155209. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.82.155209 (In English)
Jones, R. O. (2025) The properties of solids: “If you want to understand function, study structure”. Journal of Physics: Condensed Matter, 37, article 113001. http://dx.doi.org/10.1088/1361-648X/ada412 (In English)
Jones, R. O., Elliott, S. R., Dronskowski, R. (2023) The myth of “metavalency” in phase-change materials. Advanced Materials, 35 (30), article 2300836. https://doi.org/10.1002/adma.202300836 (In English)
Kolobov, A. V., Kim, D. J., Giussani, A. et al. (2014) Ferroelectric switching in epitaxial GeTe films. APL Materials, 2 (6), article 066101. http://dx.doi.org/10.1063/1.4881735 (In English)
Kolobov, A. V., Krbal, M., Fons, P. et al. (2011) Distortion-triggered loss of long-range order in solids with bonding energy hierarchy. Nature Chemistry, 3 (4), 311–316. http://dx.doi.org/10.1038/nchem.1007 (In English)
Kolobov, A. V., Oyanagi, H., Poborchii, V. V., Tanaka, K. (1999) Dimerization of single selenium chains confined in nanochannels of cancrinite: An x-ray absorption study. Physical Review B, 59 (14), article 9035. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.59.9035 (In English)
Kolobov, A. V., Tominaga, J., Fons, P., Uruga, T. (2003) Local structure of crystallized GeTe films. Applied Physics Letters, 82 (3), article 382. https://doi.org/10.1063/1.1539926 (In English)
Li, Q., Yang, Z., Yang, X. et al. (2025) Quantum transport simulation of α-GeTe ferroelectric semiconductor transistors. Journal of Materials Chemistry C, 13 (2), 568-77. http://dx.doi.org/10.1039/D4TC04706K (In English)
Liebmann, M., Rinaldi, C., Di Sante, D. et al. (2016) Rashba-type spin splitting in ferroelectric GeTe (111). Advanced Materials, 28 (3), 560–565. http://dx.doi.org/10.1002/adma.201503459 (In English)
Lucovsky, G., White, R. M. (1973) Effects of resonance bonding on the properties of crystalline and amorphous semiconductors. Physical Review B, 15 (2), article 660. http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.8.660 (In English)
Matsunaga, T., Fons, P., Kolobov, A. V. et al. (2011) The order-disorder transition in GeTe: Views from different length-scales. Applied Physics Letters, 99 (23), article 231907. https://doi.org/10.1063/1.3665067 (In English)
Perdew, J. P., Burke, K., Ernzerhof, M. (1996) Generalized gradient approximation made simple. Physical Review Letters, 77 (18), article 3865. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865 (In English)
Perumal, S., Roychowdhury, S., Biswas, K. (2016) High performance thermoelectric materials and devices based on GeTe. Journal of Materials Chemistry C, 4 (32), 7520–7536. http://dx.doi.org/10.1039/C6TC02501C (In English)
Raty, J. Y., Godlevsky, V., Ghosez, P. et al. (2000) Evidence of a reentrant Peierls distortion in liquid GeTe. Physical Review Letters, 85 (9), article 1950. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.85.1950 (In English)
Segall, M. D., Lindan, P. J. D., Probert, M. J. et al. (2002) First-principles simulation: Ideas, illustrations and the CASTEP code. Journal of Physics: Condensed Matter, 14 (11), article 2717. https://doi.org/10.1088/0953-8984/14/11/301 (In English)
Shportko, K., Kremers, S., Woda, M. et al. (2008) Resonant bonding in crystalline phase-change materials. Nature Materials, 7 (8), 653–658. http://dx.doi.org/10.1038/nmat2226 (In English)
Simpson, R. E., Fons, P., Kolobov, A. V. et al. (2012) Enhanced crystallization of GeTe from an Sb2Te3 template. Applied Physics Letters, 100 (2), article 021911. https://doi.org/10.1063/1.3675635 (In English)
Singh, K., Kumari, S., Singh, H. et al. (2023) A review on GeTe thin film-based phase-change materials. Applied Nanoscience, 13 (1), 95–110. http://dx.doi.org/10.1007/s13204-021-01911-7 (In English)
Stern, E. A., Yacoby, Y. (1996) Structural disorder in perovskite ferroelectric crystals as revealed by XAFS. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 57 (10), 1449–1555. http://dx.doi.org/10.1016/0022-3697(96)00012-1 (In English)
Vanderbilt, D. (1990) Soft self-consistent pseudopotentials in a generalized eigenvalue formalism. Physical Review B, 41 (11), article 7892. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.41.7892 (In English)
Wuttig, M., Deringer, V. L., Gonze, X. et al. (2018) Incipient metals: Functional materials with a unique bonding mechanism. Advanced materials, 30 (51), article 1803777. https://doi.org/10.1002/adma.201803777 (In English)
Zhang, X., Li, J., Wang, X. et al. (2018) Vacancy manipulation for thermoelectric enhancements in GeTe alloys. Journal of the American Chemical Society, 140 (46), article 15883. https://doi.org/10.1021/jacs.8b09286 (In English)
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2026 Александр Владимирович Колобов
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Авторы предоставляют материалы на условиях публичной оферты и лицензии CC BY 4.0. Эта лицензия позволяет неограниченному кругу лиц копировать и распространять материал на любом носителе и в любом формате в любых целях, делать ремиксы, видоизменять, и создавать новое, опираясь на этот материал в любых целях, включая коммерческие.
Данная лицензия сохраняет за автором права на статью, но разрешает другим свободно распространять, использовать и адаптировать работу при обязательном условии указания авторства. Пользователи должны предоставить корректную ссылку на оригинальную публикацию в нашем журнале, указать имена авторов и отметить факт внесения изменений (если таковые были).
Авторские права сохраняются за авторами. Лицензия CC BY 4.0 не передает права третьим лицам, а лишь предоставляет пользователям заранее данное разрешение на использование при соблюдении условия атрибуции. Любое использование будет происходить на условиях этой лицензии. Право на номер журнала как составное произведение принадлежит издателю.
