ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КРИСТАЛІВ (TlGaSe2)1-x(SnSe2)x (X=0,05; 0,1)
DOI:
https://doi.org/10.32782/pet-2025-1-3Ключові слова:
Напівпровідник, оптичні властивості, заборонена зона, край поглинання, правило УрбахаАнотація
Розвиток сучасних технологій потребує пошуку нових перспективних матеріалів, як основного джерела розширення та покращення функціональних можливостей приладів напівпровідникової електроніки. Науковою основою такого пошуку є вивчення фізичних властивостей багатокомпонентних систем, дослідження структури та властивостей виявлених фаз.Потенціал, який відкривають шаруваті напівпровідники для вивчення ряду нових явищ у фізиці твердого тіла, далеко ще не вичерпаний, та інтерес дослідників до них постійно зростає. Властивості твердих розчинів на основі халькогенідів Талію дозволяють керувати їх фізичними параметрами та використовувати у ролі детекторів, оптичних аналізаторів, фото- та рентґеноперетворювачів, приймачів видимої та ІЧ- областей спектру.Дослідження системи TlInSe2–SnSe2 (Mozolyuk, 2011), вказують на утворення широкої області твердих розчинів в інтервалі 0–28 мол.% SnSe2. Для кристалів Tl1-xIn1-xSnxSе2 (x=0; 0.1; 0.2; 0.25) досягнуті значення параметрів нелінійно-оптичних ефектів третього порядку є максимально критичними, що дозволяє передбачити їх широке використання як ефективних матеріалів для нелінійного перетворення частот у ІЧ області спектру, що є критично для ІЧ лідарних систем. Особливим інтересом може бути їх застосування у фотонних ґратках (Myronchuk, 2013).Сімейство бінарних сполук TlX (X= S, Se, Te) та їх похідних добре відоме як напівпровідники для оптичних застосувань (Itoga, 1971). Існують також упорядковані потрійні представники TlTtX2 (Tt = Al, Ga, In) з двома кристалографічними центрами з різними координаційними середовищами, але не можна виключити існування твердих розчинів для різних халькогенідів. Для збільшення можливостей керування фізичними властивостями сполук на основі талію були синтезовані кристали (TlGaSe2)1-x(SnSe2)x (x=0,05; 0,1). У даній роботі представлені результати експериментальних досліджень оптичних властивостей даних сполук для розуміння їх потенціалу в оптоелектронних і фотонних пристроях.
Посилання
Mozolyuk M. Yu., Piskach L. V., Fedorchuk A. O., Kityk I. V., Olekseyuk I. D., Parasyuk O. V. Phase diagram of the quasi-binary system TlInSe2–SnSe2. J. AlloysCompd. 2011. Vol. 509. P. 2693–2696.
Myronchuk G. L., Davydyuk G. E., Parasyuk O. V., Khyzhun O. Y., Andrievski R. A., Fedorchuk A. O., Danylchuk S. P., Piskach L. V., Mozolyuk M. Yu. Tl1-xIn1-xSnxSe2 (x = 0; 0,1; 0,2; 0,25) single-crystalline alloys as promising non-linear optical materials. Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2013. Vol. 24. P. 3555–3563.
Itoga R.S., Kannewurf C.R. Electrical resistivity, hall effect and optical absorption in TlS, TlS0.5Se0.5 and TlSe. J. Phys. Chem. Solids. 1971. Vol. 32. № 6. P. 1099–1110.
Pankove J. I. Optical Processes in Semiconductors, Prentice-Hall, New Jersey. 1971. 422 p.
Vytautas Grivickas, Vitalijus Bikbajevas, and Paulius Grivickas. Indirect absorption edge of TlGaSe2 crystals Phys. stat. sol. (b). 2006. Vol. 243. №. 5. P. R31–R33.
Simon Johnsen, Zhifu Liu, John A. Peters, Jung-Hwan Song, Sebastian C. Peter, Christos D. Malliakas, Nam Ki Cho, Hosub Jin, Arthur J. Freeman, Bruce W. Wessels, and Mercouri G. Kanatzidis. Thallium Chalcogenide-Based Wide-Band-Gap Semiconductors: TlGaSe2 for Radiation Detectors. Chem. Mater. 2011. Vol. 23. P. 3120–3128.
Mott N. F., Davis E. A. Electronic Processes in Non-Crystalline Materials, Oxford University Press, New York. 1971. 590 p.
Гулямов Г., Шарибаев Н. Ю. Влияние температуры на ширину запрещенной зоны полупроводника. Физическая инженерия поверхности. 2011. Т. 9. № 1. С. 40–43.
Myronchuk G. L., Zamurueva O. V., Parasyuk O. V., Piskach L. V., Fedorchuk A. O., AlZayed N. S., El-Naggar A. M., Ebothe J., Lis M., Kityk I. V. Structural and optical properties of novel optoelectronic Tl1-xIn1-xSixSe2 single crystals. J. Mater Sci: Mater Electron. 2014. Vol. 25. P. 3226–3232.
Davydyuk G. E., Piasecki M., Parasyuk O.V., Myronchuk G. L., Fedorchuk A. O., Danylchuk S. P., Piskach L. V., Mozolyuk M. Yu., AlZayed N., Kityk I. V. Twophoton absorption of Tl1-xIn1-xSnxSe2 (x=0, 0.1, 0.2, 0.25) single crystalline alloys and their nanocrystallites. Optical Materials. 2013. Vol. 35. P. 2514–2518.
Urbach F. The Long-Wavelength Edge of Photographie Sensitivity and of the Electronic Absorption of Solids. Phys. Rev. 1953. Vol. 92. № 5. P. 1324–1324.
Yang Z., Homewood K. P., Finney M. S., Harry M. A., Reeson K. J. Optical absorption study of ion beam synthesized polycrystalline semiconducting FeSi2. J. Appl. Phys. 1995. Vol. 78. № 3. P. 1958–1963.
Beaudoin M., DeVries A. J. G., Johnson S. R., Laman H., Tiedje T. Optical absorption edge of semi-insulating GaAs and InP at high temperatures. Appl. Phys. Lett. 1997. Vol. 70. P. 3540–3542.
Kurik, M. V. (1971). Urbach rule. Phys. Status Solidi A., 8, 9–30.
Kurik, M. V. (1991). Experimental evaluation of exciton-phonon interaction constant. Fiz. Tverd. Tela., 33, 615–618.
Piasecki M., Myronchuk G. L., Zamurueva O. V., Khyzhun O. Y., Parasyuk O. V., Fedorchuk A. O., Albassam A., El-Naggar, Kityk A. M., I. V. Huge Operation by Energy Gap of Novel Narrow Band Gap Tl1-xIn1-xBxSe2 (B = Si, Ge): DFT, X-ray Emission and Photoconductivity Studies. Mater. Res. Express. 2016. Vol. 3. № 2. P. 025902.
Paucar R., Itsuwa H., Wakita K., Shim Y., Alekperov O., Mamedov N. Phase transitionsand Raman scattering spectra of TlGaSe2. Journal of Physics: Conference Series. 2015. Vol. 619 P. 012018.
Abay B., Güder H. S., Efeoğlu H., Yoğurtçu Y. K. Temperature dependence of the optical energy gap and Urbach-Martienssen’s tail in the absorption spectra of the layered semiconductor Tl2GaInSe4. J. Phys. Chem. Solids. 2001. Vol. 62. P. 747–752.
