Перейти на головну сторінку журналу
збірник наукових праць наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Рік 2025 Том 23, Випуск 1
Українська English
Отримати статтю →
Випуски PACS Передплатникам Для авторів
Пошук →
Розширений пошук

Випуски

 / 

2025

 / 

том 23 / 

випуск 1

 


Завантажити повну версію статті (в PDF форматі)

Fatemeh MOLLAAMIN

Stating the Progress of Mn-Based Nanohybrid Materials Containing GaN/AlGaN/InGaN Towards Remarkable Improvement in Hydrogen Storage

37–60 (2025)

PACS numbers: 68.43.Bc, 71.15.Mb, 71.15.Nc, 73.20.Hb, 76.60.-k, 88.30.R-, 88.40.fh

Комплексне дослідження захоплення Гідроґену гетерокластерами леґованого Mn GaN, AlGaN, InGaN було проведено за допомогою ТФП-обчислень на рівні теорії CAM–B3LYP–D3/6–311G(d,p). Помітна інтенсивність нетривкого сиґналу поблизу паралельного краю зразка нанокластера може бути наслідком індукованого зв'язувальним манґаном несферичного розподілу гетерокластерів Mn@GaN, Mn@AlGaN або Mn@InGaN. Гіпотезу про явище адсорбції енергії було підтверджено розподілами густини CDD, TDOS/PDOS/OPDOS та функції локалізації електронів для GaN та його стопів. Заснований на TDOS, метод надмірного росту за леґування манґаном є потенційним підходом щодо розробки високоефективних гібридних напівполярних пристроїв на основі нітриду Ґалію в довгохвильовій зоні. Більш широку з'єднану область задіяно картою ізоповерхні для леґування Mn GaN, AlGaN, InGaN задля утворення нанокомпозитів Mn@GaN–H, Mn@AlGaN–H, Mn@InGaN–H після адсорбції Гідроґену внаслідок мічення атомів N4, Mn5, H18 відповідно. Таким чином, можна вважати, що манґан у функціоналізованих Mn@GaN, Mn@AlGaN або Mn@InGaN може мати більш виразну чутливість до прийому електронів у процесі адсорбції Гідроґену. Крім того, Mn@GaN, Mn@AlGaN або Mn@InGaN є потенційно вигідними для певних високочастотних застосувань, які вимагають сонячних елементів для зберігання енергії. Переваги манґану перед GaN, AlGaN або InGaN включають його вищу рухливість електронів і дірок, що уможливлює леґованим манґаном пристроям працювати на вищих частотах, аніж нелеґованим пристроям

КЛЮЧОВІ СЛОВА: сонячні батареї, адсорбція Гідроґену, накопичення енергії, нітрид Алюмінію–Ґалію, нітрид Ґалію–Індію, першопринципне дослідження

DOI:  https://doi.org/10.15407/nnn.23.01.0037

REFERENCES
  1. M. L. Nakarmi, N. Nepal, J. Y. Lin, and H. X. Jiang, Appl. Phys. Lett, 94, Iss. 9: 091903 (2009); https://doi.org/10.1063/1.3094754
  2. K. B. Nam, J. Li, M. L. Nakarmi, J. Y. Lin, and H. X. Jiang, Appl. Phys. Lett., 84, Iss. 25: 5264 (2004); https://doi.org/10.1063/1.1765208
  3. J. P. Zhang, X. Hu, Y. Bilenko, J. Deng, A. Lunev, M. S. Shur, R. Gaska, M. Shatalov, J. W. Yang, and M. A. Khan, Appl. Phys. Lett, 85, Iss. 23: 5532 (2004); https://doi.org/10.1063/1.1831557
  4. Z. G. Shao, D. J. Chen, H. Lu, R. Zhang, D. P. Cao, W. J. Luo, Y. D. Zheng, L. Li and Z. H. Li, IEEE Electron Device Lett., 35, Iss. 25: 372 (2014); https://doi.org/10.1109/LED.2013.2296658
  5. T. Kinoshita, T. Obata, H. Yanagi, and S.-I. Inoue, Appl. Phys. Lett., 102, Iss. 25: 012105 (2013); https://doi.org/10.1063/1.4773594
  6. S. Liu, C. Ye, X. Cai, S. Li, W. Lin, and J. Kang, Appl. Phys. A, 122, Iss. 5: 527 (2016); https://doi.org/10.1007/s00339-016-0073-0
  7. John Simon, Vladimir Protasenko, Chuanxin Lian, Huili Xing, and Debdeep Jena, Science, 327, Iss. 5961: 60 (2010); https://doi.org/10.1126/science.1183226
  8. T. M. Al tahtamouni, J. Y. Lin, and H. X. Jiang, AIP Adv, 4, Iss. 4: 047122 (2014); https://doi.org/10.1063/1.4871996
  9. J.-K. Sheu, P.-C. Chen, C.-L. Shin, M.-L. Lee, P.-H. Liao, and W.-C. Lai, Solar Energy Materials and Solar Cells, 157, Iss. 6: 727 (2016); https://doi.org/10.1016/j.solmat.2016.07.047
  10. J.-K. Sheu, F.-W. Huang, C.-H. Lee, M.-L. Lee, Y.-H. Yeh, P.-C. Chen, and W.-C. Lai, Appl. Phys. Lett, 103, Iss. 6: 063906 (2013); https://doi.org/10.1063/1.4818340
  11. A. Martí, C. Tablero, E. Antolín, A. Luque, R. P. Campion, and S. V. Novikov, and C. T. Foxon, Solar Energy Materials and Solar Cells, 93, Iss. 5: 641(2009); https://doi.org/10.1016/j.solmat.2008.12.031
  12. J. Wu, W. Walukiewicz, K. M. Yu, W. Shan, J. W. Ager, E. E. Haller, H. Lu, W. J. Schaff, W. K. Metzger, and S. Kurtz, J. Appl. Phys, 94, Iss. 10: 6477 (2003); https://doi.org/10.1063/1.1618353
  13. J. Wu, W. Walukiewicz, K. M. Yu, J. W. Ager, E. E. Haller, H. Lu, and W. J. Schaff, Appl. Phys. Lett, 80, Iss. 25: 4741 (2002); https://doi.org/10.1063/1.1489481
  14. R. Singh, D. Doppalapudi, T. D. Moustakas, and L. T. Romano, Appl. Phys. Lett, 70, Iss. 9: 1089 (1997); https://doi.org/10.1063/1.118493
  15. D.-H. Lien, Y.-H. Hsiao, S.-G. Yang, M.-L. Tsai, T.-C. Wei, S.-C. Lee, and J.-H. He, Nano Energy, 11: 104 (2015); https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2014.10.013
  16. Y. Kuwahara, T. Fujii, Y. Fujiyama, T. Sugiyama, M. Iwaya, T. Takeuchi, S. Kamiyama, I. Akasaki, and H. Amano, Appl. Phys. Express, 3, Iss. 11: 111001 (2010); https://doi.org/10.1143/APEX.3.111001
  17. N. G. Young, R. M. Farrell, Y. L. Hu, Y. Terao, M. Iza, S. Keller, S. P. DenBaars, S. Nakamura, and J. S. Speck, Appl. Phys. Lett., 103, Iss. 17: 173903 (2013); https://doi.org/10.1063/1.4826483
  18. C. J. Neufeld, S. C. Cruz, R. M. Farrell, M. Iza, J. R. Lang, S. Keller, S. Nakamura, S. P. DenBaars, J. S. Speck, and U. K. Mishra, Appl. Phys. Lett., 98, Iss. 24: 243507 (2011); https://doi.org/10.1063/1.3595487
  19. H. Shen and B. Maes, Opt. Express, 19, Suppl. 6: A1202 (2011); https://doi.org/10.1364/OE.19.0A1202
  20. K. X. Wang, Z. Yu, V. Liu, Y. Cui, and S. Fan, Nano Lett., 12, Iss. 3: 1616 (2012); https://doi.org/10.1021/nl204550q
  21. X. Meng, E. Drouard, G. Gomard, R. Peretti, A. Fave, and C. Seassal, Opt. Express, 20, Iss. S5: A560 (2012); https://doi.org/10.1364/OE.20.00A560
  22. A. Abass, K. Q. Le, A. Alu, M. Burgelman, and B. Maes, Phys. Rev. B, 85, Iss. 11: 115449 (2012); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.85.115449
  23. R. Chriki, A. Yanai, J. Shappir, and U. Levy, Opt. Express, 21, Iss. 103: A382 (2013); https://doi.org/10.1364/OE.21.00A382
  24. W.-C. Hsu, J. K. Tong, M. S. Branham, Y. Huang, S. Yerci, S. V. Boriskina, and G. Chen, Opt. Commun., 377: 52 (2016); https://doi.org/10.1016/j.optcom.2016.04.055
  25. O. Isabella, R. Vismara, A. Ingenito, N. Rezaei, and M. Zeman, Opt. Express, 24, Iss. 6: A708 (2016); https://doi.org/10.1364/OE.24.00A708
  26. J. Lin, Y. Yu, Z. Xu, F. Gao, Z. Zhang, F. Zeng, W. Wang, and G. Li, J. Power Sources, 450: 227578 (2020); https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2019.227578
  27. U. K. Kumawat, K. Kumar, P. Bhardwaj, and A. Dhawan, Energy Science and Engineering, 7, Iss. 6: 2469 (2019); https://doi.org/10.1002/ese3.436
  28. P. E. Blöchl, Phys. Rev. B, 50, Iss. 24: 17953 (1994); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.50.17953
  29. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett, 77, Iss. 24: 3865 (1996); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865
  30. P. Ziesche, S. Kurth, and J. P. Perdew, Comput. Mater. Sci., 11: 122 (1998); https://doi.org/10.1016/S0927-0256(97)00206-1
  31. M. Arrigoni and G. K. H. Madsen, Comput. Mater. Sci., 156: 354 (2019); https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2018.10.005
  32. P. Hohenberg and W. Kohn, Phys. Rev. B, 136, Iss. 3B: B864 (1964); https://doi.org/10.1103/PhysRev.136.B864
  33. W. Kohn and L. J. Sham, Phys. Rev., 140, Iss. 4A: A1133 (1965); https://doi.org/10.1103/PhysRev.140.A1133
  34. A. D. Becke, J. Chem. Phys., 98, Iss. 7: 5648 (1993); https://doi.org/10.1063/1.464913
  35. C. Lee, W. Yang, and R. G. Parr, Phys. Rev. B, 37, Iss. 2: 785 (1988); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.37.785
  36. K. Kim and K. D. Jordan, J. Phys. Chem, 98, Iss. 40: 10089 (1994); https://doi.org/10.1021/j100091a024
  37. P. J. Stephens, F. J. Devlin, C. F. Chabalowski, and M. J. Frisch, J. Phys. Chem., 98, Iss. 45: 11623 (1994); https://doi.org/10.1021/j100096a001
  38. F. Mollaamin and M. Monajjemi, J. Clust. Sci., 34, Iss .6: 2901 (2023); https://doi.org/10.1007/s10876-023-02436-5
  39. F.Mollaamin and M. Monajjemi, Int. J. Quantum Chem., 124, Iss. 2: e27348 (2024); https://doi.org/10.1002/qua.27348
  40. F. Mollaamin and M. Monajjemi, Molecular Simulation, 49, Iss. 4: 365 (2023); https://doi.org/10.1080/08927022.2022.2159996
  41. S. H. Vosko, L. Wilk, and M. Nusair, Can. J. Phys., 58, Iss. 8: 1200 (1980); https://doi.org/10.1139/p80-159
  42. M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, X. Li, M. Caricato, A. V. Marenich, J. Bloino, B. G. Janesko, R. Gomperts, B. Mennucci, H. P. Hratchian, J. V. Ortiz, A. F. Izmaylov, J. L. Sonnenberg, D. Williams-Young, F. Ding, F. Lipparini, F. Egidi, J. Goings, B. Peng, A. Petrone, T. Henderson, D. Ranasinghe, V. G. Zakrzewski, J. Gao, N. Rega, G. Zheng, W. Liang, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, K. Throssell, J. A. Montgomery, Jr., J. E. Peralta, F. Ogliaro, M. J. Bearpark, J. J. Heyd, E. N. Brothers, K. N. Kudin, V. N. Staroverov, T. A. Keith, R. Kobayashi, J. Normand, K. Raghavachari, A. P. Rendell, J. C. Burant, S. S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, J. M. Millam, M. Klene, C. Adamo, R. Cammi, J. W. Ochterski, R. L. Martin, K. Morokuma, O. Farkas, J. B. Foresman, and D. J. Fox, Gaussian 16, Revision C.01 (Wallingford, CT: Gaussian, Inc.: 2016).
  43. R. Dennington, T. A. Keith, and J. M. Millam, GaussView, Version 6.06.16 (Shawnee Mission, KS: Semichem Inc.: 2016).
  44. Z. Xu, C. Qin, Y. Yu, G. Jiang, and L. Zhao, AIP Advances, 14, Iss. 8: 055114 (2024); https://doi.org/10.1063/5.0208082
  45. A. D. Becke and K. E. Edgecombe, J. Chem. Phys., 92, Iss. 9: 5397 (1990); https://doi.org/10.1063/1.458517
  46. S. N. Steinmann, Y. Mob, and C. Corminboeuf, Phys. Chem. Chem. Phys., 13, Iss. 46: 20584 (2011); https://doi.org/10.1039/C1CP21055F
  47. L. Tian and C. Fei-Wu, Acta Phys. Chim. Sin., 27, Iss. 12: 2786 (2011); https://doi.org/10.3866/PKU.WHXB20112786
  48. A. Savin, O. Jepsen, J. Flad, O. K. Andersen, H. Preuss, and H. G. von Schnering, Angew. Chem. Int. Edit. Engl., 31, Iss. 2: 187 (1992); https://doi.org/10.1002/anie.199201871
  49. U. Sohail, F. Ullah, N. H. Binti Zainal Arfan, M. H. S. Abdul Hamid, T. Mahmood, N. S. Sheikh, and K. Ayub, Molecules, 28, Iss. 10: 4060 (2023); https://doi.org/10.3390/molecules28104060
Creative Commons License
Ця стаття ліцензована за Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License
©2003 НАНОСИСТЕМИ, НАНОМАТЕРІАЛИ, НАНОТЕХНОЛОГІЇ Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України.
E-mail: tatar@imp.kiev.ua Телефони та адреса редакції Про збірник Угода користувача