ЕЛЕКТРОННІ ТА ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ПОЧЕТВЕРЕННОГО СУЛЬФІДУ Tl2HgSnS4
DOI:
https://doi.org/10.32782/pet-2024-2-4Ключові слова:
електронні та оптичні властивості, електронна структура, атомні координати, край поглинанняАнотація
Серед цих почетверених халькогенідів особливий інтерес представляє сульфід талію, ртуті, олова Tl2HgSnS4. Цей сульфід є унікальною почетверенною сполукою, яка існує в квазіпотрійній системі Tl2S-HgS-SnS2. Його нецентросиметрична тетрагональна структура (I42m) дозволяє припустити деяку перспективність використання Tl2HgSnS4 в нелінійній оптиці. Атоми ртуті та олова мають чотири атоми сірки в найближчому оточенні. У структурі Tl2HgSnS4 атоми талію займають 4c позиції Вайкофа, атоми ртуті розташовані на 2b, атоми олова заповнюють 2a, а атоми сірки розташовані на 8i позиціях. У структурі Tl2HgSnS4 для атомів Tl характерне тетрагонально-антипризматичне оточення атомами S. Крім того, атоми талію, ртуті та олова утворюють тригональні призми в найближчому оточенні атомів сірки в структурі Tl2HgSnS4. Відомо, що знання електронних і оптичних властивостей, а також особливостей природи хімічного зв’язку в твердих тілах мають велике значення, оскільки дозволяють зрозуміти і передбачити їх фізико-хімічні властивості. В даній роботі ми провели поєднане теоретичне та експериментальне дослідження електронної структури та оптичних властивостей Tl2HgSnS4. Зокрема, ми дослідили рентгенівські фотоелектронні (XP) спектри внутрішніх (core level) та валентних електронів (VB), а також рентгенівську емісійну (XE) S Kβ1,3 смугу (валентні S p стани) для кристала Tl2HgSnS4, вирощеного методом Бріджмена-Стокбаргера. Зокрема, в даному дослідженні ми розробили ефективний метод експериментального дослідження електронної структури кристалів методом рентгенівської фотоелектронної спектроскопії (XPS), котрий дозволяє усувати наявність вуглеводневих домішок, що адсорбовані на поверхні кристалу. Щоб оцінити енергію забороненої зони кристалу Tl2HgSnS4, був досліджений край оптичного поглинання при кімнатній температурі. Для перевірки експериментальних результатів проведені ab initio розрахунки краю оптичного поглинання сполуки Tl2HgSnS4.
Посилання
Piskach L. V., Mozolyuk M. Yu, Fedorchuk A.O., et al. Phase equilibria in the Tl2S–HgS–SnS2system at 520 K and crystal structure of Tl2HgSnS4. Chem. Met. Alloys, 2017. P. 136–141.
Atuchin V. V., Galashov E. N., Khyzhun O. Y., Bekenev V. L., Pokrovsky L. D., Borovlev Y. A., Zhdankov V. N. Low Thermal Gradient Czochralski growth of large CdWO4 crystals and electronic properties of (010) cleaved surface. J. Solid State Chem, 2016. V. 236. P. 24–31.
Lavrentyev A. A., Gabrelian B. V., Vu V. T., Shkumat P. N., Ocheretova V. A., Parasyuk O. V., O. Y. Khyzhun. Electronic structure and optical properties of Cu2CdGeS4: DFT calculations and X-ray spectroscopy measurements. Opt. Mater., 2015. V. 47. P. 435–444
Ocheretova V. A., Parasyuk O. V., Fedorchuk A. O., Khyzhun O. Y. Electronic structure of Cu2CdGeSe4 single crystalas determined from X-ray spectroscopy data. Mater. Chem. Phys., 2015. V. 160. P. 345–351.
Tarasova A. Y., Isaenko L. I., Kesler V. G., Pashkov V. M., Yelisseyev A. P., Denysyuk N. M., Khyzhun O. Y. Electronic structure and fundamental absorption edges of KPb2Br5, K0.5Rb0.5Pb2Br5 and RbPb2Br5 single crystals. J. Phys. Chem. Solids, 2012. V. 73. P. 674–682.
Vu T. V., Lavrentyev A. A., Gabrelian B. V., Ocheretova V. A., Parasyuk O. V., Khyzhun O. Y. Electronic bandstructure and optical constants of Pb2GeS4: Abinitiocalculationsand X-rayspectroscopyexperiments. J. Mater. Sci.: Mater. Electron., 2018. V. 29, P. 16088-16100.
Briggs, D. Seach P.M. Practical Surface Analysis (2nd Ed.): Vol. 1: Auger and X-Ray Photoelectron Spectroscopy, John Willey & Sons Ltd., Chichester, 1990.
Perdew J. P., Burke S., Ernzerhof M. Generalized Gradient Approximation Made Simple. Phys. Rev. Lett. 1996. V. 77, P. 3865–3868.
