Etude ab initio des composés Na2MGe2Q6 (M = Cd, Zn, Hg ; Q = S, Se), Na2ZnSi2S6 et Na2ZnSn2S6 pour optique non linéaire

Abstract

Afin de mieux comprendre les origines des liaisons, des propriétés électroniques et optiques des composés Na2MGe2Q6 (M = Cd, Zn, Hg ; Q = S, Se), Na2ZnSi2S6 et Na2ZnSn2S6, nous avons effectué dans ce travail, des calculs du premiers principes dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité. Nous avons analysé l'effet de remplacement des cations et des anions avec une électronégativité différente, qui a été rationalisé en termes de structure électronique et de contribution des différentes orbitales. Nos calculs ont donné des paramètres de réseau, une bande interdite, des moments dipolaires et les composantes de la génération du second harmonique généralement en bon accord avec les données expérimentales disponibles. En outre, la fonction de localisation d’électron (ELF) et théorie quantique des atomes dans une molécule (QTAIM) ont été utilisés pour obtenir des informations supplémentaires sur les propriétés de la liaison. Les calculs ont démontré une bonne concordance entre la nature des domaines électroniques analysés et la réponse de la génération du second harmonique pour les composés étudiés. De plus, les propriétés optiques de ces matériaux se sont révélées très sensibles aux effets combinés des unités [Si / Ge /SnQ4] et [MQ4]. In this study, we conducted first principles calculations within the density functional theory framework in order to understand the origins of the bonding, electronic, and optical properties of Na2MGe2Q6 (M=Cd, Zn, Hg ; Q=S, Se), Na2ZnSi2S6, and Na2ZnSn2S6 compounds. We analyzed the sensitivity of replacing cations and anions with different electronegativity, which was rationalized in terms of the electronic structure and the contributions of different orbitals. Our calculations yielded lattice parameters, band gaps, dipole moments, and second harmonic components that generally agreed well with the available experimental data. In addition, the electron localization function and atom-in-molecule topological formalisms were used to obtain further insights into the bonding properties. The calculations demonstrated a good concordance between the nature of the analyzed electronic domains and the response to second harmonic generation for the compounds studied. Moreover, the optical properties of these materials were found to be highly sensitive to the combined effects of the [Si/Ge/SnQ4] and [MQ4] units.