Abinitio-Studie Über Ti-Basierte Mxen-Materialien Für Solarzellenanwendungen

Diese Arbeit stellt eine erste Grundsatzstudie der strukturellen, elektronischen und optischen Eigenschaften von Ti-basierten MXen-abgeleiteten Verbindungen TiC₀.₅Si₀.₅, TiC₀.₅Se₀.₅ und TiSi₀.₅Se₀.₅ in Bulk- und geschichteten Formen. Die Berechnungen wurden mit der FP-LAPW-Methode im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie durchgef hrt, wie sie in WIEN2k implementiert ist, wobei das nicht-spinpolarisierte PBE-Funktional verwendet wurde. Die strukturelle Optimierung best tigt, dass alle Verbindungen in der stabilen kubischen Phase mit der Raumgruppe Fm-3m (#225) kristallisieren. Elektronische Bandstrukturen und Zustandsdichten zeigen ein metallisches Verhalten ohne Bandl cke am Fermi-Niveau. Der dominierende Beitrag in der N he der Fermi-Energie stammt von Ti-3d-Zust nden, mit signifikanter Hybridisierung durch C-2p-, Si-3p- und Se-4p-Orbitale. Optische Eigenschaften wie die dielektrische Funktion, der Brechungsindex, das Reflexionsverm gen und der Absorptionskoeffizient weisen auf eine starke Absorption im sichtbaren Bereich hin. Geschichtete Strukturen weisen ein geringeres Reflexionsverm gen und ein anisotropes optisches Verhalten auf, was die Lichtabsorption erh ht. Unter den untersuchten Materialien weist TiC₀.₅Si₀.₅ einen hohen Infrarot-Brechungsindex auf, was auf eine verbesserte Licht-Materie-Interaktion hindeutet. Diese Ergebnisse unterstreichen das Potenzial von geschichteten Ti-Materialien.