Влияние эффектов электронного конфайнмента на ширину запрещенной зоны почти моноатомных слоев EuS$_2$

Дисульфид европия является слоистым полупроводником с квази-ионным типом связи. Ранее было продемонстрировано, что механическим расщеплением из этого материала можно создавать почти моноатомные пленки. В данной работе с помощью первопринципных расчетов установлена энергетически наиболее выгодная структура моноатомных пленок и исследовано поведение запрещенной зоны в зависимости от количества монослоев в пленке. Для установления роли нелокальных поправок и поправок, связанных со спин-орбитальным взаимодействием, результаты расчетов сравнивались с экспериментальной оценкой положения прямого края фундаментального поглощения объемных кристаллов по спектрам горячей фотолюминесценции и микроотражения. Установлено, что непрямой характер запрещенной зоны сохраняется и в тонких пленках. При этом оказалось, что эффекты конфайнмента (размерной локализации электронов) вызывают неоднородное уширение запрещенной зоны по объему зоны Бриллюэна. На границах зоны Бриллюэна ширина щели практически не меняется между объемным материалом и его пленками, а значительное изменение происходит только в центре зоны Бриллюэна. В пленках EuS$_2$ толщиной порядка 10 моноатомных слоев предсказана сингулярность плотности состояний, вызванная выравниванием энергии для D и E$_0$ точек зоны Бриллюэна.