Одержано спектри пропускання монокристалічних зразків GaSe (<$E epsilon>-модифікація) і InSe (<$E gamma>-модифікація), які піддано температурному відпалу в широкому температурному інтервалі. Виявлено немонотонні температурні залежності енергетичного положення екситонного максимуму Eекс і напівширини екситонної смуги H. На підставі уявлень про вплив деформаційного та внутрішньокристалічного потенціалу на перебудову енергетичного спектра шаруватого кристала пояснено зміщення <$E DELTA roman E sub екс> і <$E DELTA roman H> у процесі відпалу GaSe та InSe.

Представлены результаты исследований диэлектрических свойств интеркалированных водородом и литием слоистых наноструктур 2H-WS2, a также их сравнительный анализ с соответствующими данными для микронных порошков.

Досліджено оптичні, електричні, електрохімічні властивості шаруватих монокристалів InSe, інтеркальованих іонами йоду. За допомогою методу електронно-зондового рентгенівського мікроаналізу для йодних інтеркалатів InSe виявлено, що впровадження йоду в приповерхневі ("базові") шари матриці відбувається інтенсивніше, ніж у внутрішній об'єм зразка. Встановлено, що впровадження йоду в селенід індію прзводить до високоенергетичного зміщення положення екситонного максимуму ~ 9 меВ і збільшення півширини екситонної смуги поглинання ~ 3 меВ. Підтверджено модель створення просторових ланцюжків інтеркалянта в шаруватих кристалах.

Досліджено процеси впровадження водню в шаруваті кристали, його стан і локалізацію в кристалічній гратці в залежності від кількості впровадженого водню. Встановлено та пояснено концентраційні залежності положення основного екситонного максимуму та напівширини екситонної смуги поглинання водневих, барієвих та йодних інтеркалатів InSe та GaSe. Експериментально показано можливість використання кристалів InSe та GaSe в якості матеріалів для зберігання водню та встановлено концентраційну залежність оборотності впровадження водню у відсотках. Розроблено методику одержання нанорозмірних шаруватих кристалів InSe та GaSe ультразвуковим диспергуванням. Визначено залежність розмірів одержаних наночасток від природи диспергуючого середовища.

Одержано експериментальні результати дослідження баричної чутливості шаруватих напівпровідникових кристалів InSe, GaSe та їх металевих інтеркалятів. Результати вимірювань дозволили визначити коефіцієнт баричної (динамічної) чутливості для даних сполук. Високі значення коефіцієнта баричної чутливості монокристалів InSe, GaSe та їх інтеркалятів (<$E k sub P~symbol Ы~10 sup -8~-~10 sup -7> Па<^>-1) для швидкозмінних тисків відкрили можливість для їх використання у ролі чутливих елементів індикаторів перевантажень (акселерометрів). У процесі вимірювань і розрахунків структур шаруватий напівпровідник - кремній установлено, що в області відносних деформацій ~ 10<^>-5 Па<^>-1 коефіцієнт тензочутливості kT = 1300 - 1500, в області відносних деформацій ~ 10<^>-4 Па<^>-1 значення kT = 300. Визначено, що тензочутливість інтеркалятів шаруватих кристалів залежить від ступеня перекриття орбіт атомів інтеркальованої домішки та її концентрації.

Досліджено діелектричні характеристики наноматеріалів GaSe та InSe і їх водневмісні інтеркалати. За допомогою методу імпедансної спектроскопії встановлено, що діелектричний спектр досліджуваних нанокристалів відповідає степеневому закону діелектричного відклику. Для інтеркалатів HxGaSe встановлено збільшення ємності та низькочастотної діелектричної проникності <$E epsilon prime> з ростом концентрації впровадженого водню, для зразків HxInSe залежність даних величин від x має немонотонний характер. Одержано частотні залежності дійсної та уявної частин електропровідності, дисперсія яких обумовлена наявністю двовимірних дефектів. Визначено електричні еквівалентні схеми досліджуваних нанокристалічних матеріалів.

У діапазоні температур 80 - 400 K досліджено електричні властивості, анізотропію шаруватих кристалів In2Se3, їх літієвих і водневих інтеркалятів. Установлено, що зі зростанням температури електропровідність і рухливість вздовж шарів зменшуються, а концентрація вільних електронів практично не змінюється. Одержану температурну залежність рухливості електронів пояснено їх взаємодією з гомополярними оптичними фононами. Зміна електропровідності гідрованих кристалів In2Se3 залежно від часу відпалу пояснюється утворенням нових рівнів у забороненій зоні та впливом впровадженого водню на величину деформаційного потенціалу кристала. Встановлене зменшення анізотропії для інтеркаляту Li1,5In2Se3 у порівнянні з In2Se3 у діапазоні температур 250 - 400 K пояснюється переважаючим зменшенням електропровідності перпендикулярно шарам над незначним зменшенням електропровідності вздовж шарів.

У діапазоні <$E 80~symbol Ш~400> K досліджено електричні властивості, анізотропію шаруватих кристалів In2Se3 та їх літієвих інтеркалатів LixIn2Se3 (<$E 0,1~symbol Г~x~symbol Г~1,5>). Установлено, що зі зростанням температури електропровідність і рухливість вздовж шарів зменшуються, а концентрація вільних електронів практично не змінюється. Одержану температурну залежність рухливості електронів пояснено їх взаємодією з гомополярними оптичними фононами. Встановлені зменшення анізотропії для інтеркалату Li1,5In2Se3 у порівнянні з In2Se3 в області температур <$E 250~symbol Ш~400> K пояснюються переважаючим зменшенням електропровідності перпендикулярно шарам над незначним зменшенням електропровідності вздовж шарів.

Досліджено спектри екситонного поглинання шаруватих кристалів InSe та GaSe електрохімічно інтеркальованих воднем. Встановлено, що немонотонний зсув, який спостерігається за Т = 77 К для максимуму n = 1 екситонної смуги поглинання, у випадку зростання х виникає внаслідок зростання діелектричної сталої кристала, завдяки появі водню у ван-дер-ваальсівській щілині. Під час дослідження процесу термостимульованої деінтеркаляції із сполук впровадження HxInSe та HxGaSe з використанням термічної обробки встановлено поступове зростання ступеня деінтеркаляції водню від 63 % (<$E х~symbol Ы~0,02>) до 78 % (<$E х~symbol Ы~2,0>) для HxInSe і до 83 % для H4,0GaSe.

Індекс рубрикатора НБУВ: В372.314.2 + В379.226

Рубрики:

Екситони. Екситонні рівні

Тонкі шари напівпровідників

Шифр НБУВ: Ж69219 Пошук видання у каталогах НБУВ 
Повний текст  Наукова періодика України 

Представлены результаты исследований процессов внедрения водорода в монокристаллы GaSe в интервале температур 200 - 800 <$E symbol Р>С и изучения структурных и оптических свойств соединений внедрения водорода на основе слоистых кристаллов. Показаны зависимости энергетического положения основного экситонного максимума и оптической плотности исследуемых кристаллов от температуры и продолжительности отжига. Дано объяснение влияния внедренного водорода на структурные и оптические свойства слоистых кристаллов.

Досліджено вплив постійного магнітного поля на процес впровадження та магнітні властивості монокристалів GaSe та їх інтеркалатів Co0,15GaSe. Показано, що інтеркаляція кобальту в моноселенід галію не робить впливу на параметри кристалічної решітки GaSe.

Исследованы электрические характеристики наноматериалов GaSe и InSe и соединений внедрения водорода на их основе. Получены частотные зависимости действительной и мнимой частей электропроводности данных соединений, дисперсия которых обусловлена наличием двумерных дефектов. Методом импедансной спектроскопии установлено, что диэлектрический спектр исследуемых нанокристаллов отвечает степенному закону диэлектрического отклика. С ростом концентрации внедренного водорода для интеркалатов HxGaSe происходит увеличение емкости и низкочастотной диэлектрической проницаемости epsilon'; для образцов HxInSe зависимость данных величин от x имеет немонотонный характер. Определены электрические эквивалентные схемы исследованных нанокристаллических материалов.

Досліджено вплив інтеркалювання іонів Co<^>2+ на властивості монокристалів In2Se3. Показано, що впровадження кобальту в In2Se3 призводить до зменшення постійної гратки перпендикулярно базовій площині кристалу, залишаючи при цьому незмінним структурний тип досліджуваних зразків. В інтеркалатах Co0,15In2Se3, одержаних впровадженням кобальту в постійному магнітному полі, виявлено прояв феромагнетизму; залежність магнітного моменту кобальтових інтеркалатів In2Se3 від напруженості магнітного поля має вигляд петлі гістерезису.

Проведено дослідження електричних властивостей монокристалів InSe та інтеркалатів CoxInSe (x = 0,05; 0,1; 0,15), а також вплив постійного магнітного поля на процес впровадження та параметри одержаних сполук. Встановлено, що у разі зростання концентрації впровадженого кобальту залежність зміни електроопору зразків є немонотонною. Показано, що магнітне поле здійснює вплив на властивості інтеркальованих сполук на основі моноселеніду індію як під час самого процесу інтеркаляції, так і у процесі проведення вимірів. Виявлено залежність властивостей одержаних інтеркалянтів від орієнтації кристала в магнітному полі.

Досліджено магнітні властивості шаруватих кристалів CoxInTe, інтеркальованих кобальтом електрохімічним способом в постійному градієнтному магнітному полі, а також морфологію ван-дер-ваальсівських поверхонь шарів цих кристалів. Встановлено, що в досліджуваних інтеркалатах на ван-дер-ваальсівських площинах міжшарового простору відбувається формування кластерів домішки, які складаються з наночастинок кобальту. В досліджуваних інтеркалатах CoxInTe за кімнатної температури виявлено магнітні властивості, характерні для магнітотвердих феромагнітних матеріалів.

Наведено результати досліджень оптичних та електрохімічних властивостей вказують на можливість інтеркаляції шаруватих кристалів GaSe іонами нікелю. Встановлено, що електрохімічне впровадження Ni призводить до монотонного збільшення електродного потенціалу шаруватого напівпровідника GaSe у разі досягнення концентрації інтеркалянту n_Ni = 10¹⁸ - 10²⁰ см^-3. Внаслідок інтеркаляції нікелем в кристалі GaSe за T = 293 K відбувається зростання енергетичного положення екситонного максимуму Eекс на 6 меВ (від 2,008 до 2,014 еВ) та суттєве збільшення напівширини екситонної смуги поглинання H на 5,2 меВ. За температури Т = 77 К виявлено немонотонні залежності енергетичного положення екситонного максимуму Е_екс від концентрації, у сполуках GaSe. Наведено залежності E_екс(n_Ni) для цих сполук впровадження пояснюються як результат конкуренції між впливами внутрішньошарових і міжшарових деформацій, які мають різні знаки деформаційного потенціалу.

Досліджено структуру, електричні та діелектричні властивості воденьвмісних кристалів селеніду галію. Показано що, механізм АС-провідності вздовж кристалографічної осі C в області 10<^>3 - 10<^>5 Гц має стрибковий характер. Розраховано параметри зонної теорії стрибкової провідності. Одержано частотні залежності компонент epsilon' і epsilon'' діелектричної проникності в HxGaSe.

На установці ИКС-29 в області 2,5 - 22,5 мкм за T = 77 K проведено вимірювання спектрів пропускання вихідних і гідрованих із газової фази кристалів GaSe. Показано, що спостережувані смуги поглинання вихідного GaSe відповідають гармонікам другого та третього порядків активних ІЧ-фононів. Для гідрованих кристалів H_xGaSe встановлено зміщення енергетичного положення смуг поглинання, появу лінії локальних коливань водневої підсистеми, а також збільшення пропускання в області <$E lambda~<<~12,5> мкм.

Досліджено спектри пропускання в області екситонного поглинання для монокристалів InSe і GaSe, експонованих у розплаві солі NaNO2. Встановлено немонотонні концентраційні залежності енергетичного положення екситонного максимуму Eекс. Встановлено, що немонотонний зсув, який спостерігається за T = 77 К для максимуму Eекс за збільшення часу витримки, обумовлений виникненням міжшарових деформаційних напруг і зміни величини <$E epsilon sub 0> діелектричної постійної кристалу внаслідок впровадження інтеркалянта в міжшаровий простір.

В температурному інтервалі 77 - 293 К досліджено спектри пропускання в ділянці екситонного поглинання для монокристалів GaSe, інтеркальованих молекулами гідроксиду калію. Виявлено, що залежності енергетичного положення екситонного максимуму Eекс напівширини екситонної смуги H інтеркалатів <<КОН>>GaSe мають немонотонний характер. Встановлено високоенергетичний зсув положення першого екситонного максимуму (n = 1) в досліджуваних інтеркалатах порівняно з неінтеркальованим GaSe. Зміну оптичних властивостей сполук впровадження <<КОН>>GaSe пояснено зростанням діелектричної сталої кристалу <$Eepsilon sub 0> завдяки появі інтеркалянта у ван-дер-Ваальсовій щілині, то призводить до зменшення, а потім до стабілізації розмірів екситону.