Спектры пропускания инфракрасного излучения в TiS3: край фундаментального поглощения, фононы и экситоны

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Исследованы спектры пропускания инфракрасного и видимого излучения монокристаллическими вискерами TiS3 при разных поляризациях света в диапазоне температур от комнатной до гелиевой. Определены абсолютные значения коэффициента поглощения. В области дальнего инфракрасного излучения наблюдались неизвестные ранее фононные моды. Изучена зависимость ширины запрещенной зоны E g от температуры и показано, что E g увеличивается на 50 мэВ при охлаждении от 300 до 5К. Сравнение спектров, снятых при разных направлениях поляризации, указывает на анизотропию оптической щели. Ниже ∼150К обнаружен пик поглощения с энергией 1.28 эВ, который объясняется возбуждением экситонов.

Об авторах

К. Н Болдырев

Институт спектроскопии РАН

Троицк, Москва, Россия

Е. В Мостовщикова

Институт физики металлов им. М.Н.Михеева Уральского отделения РАН

Екатеринбург, Россия

А. Н Титов

Институт физики металлов им. М.Н.Михеева Уральского отделения РАН

Екатеринбург, Россия

В. Я Покровский

Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН

Email: vadim.pokrovskiy@mail.ru
Москва, Россия

И. Г. Горлова

Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН

Москва, Россия

Список литературы

  1. H. G. Grimmeis, A. Rabenau, H. Hann, and P. Neiss, Z. Elecktrochem 65, 776 (1961) (in German).
  2. S. Furuseth, L. Brattas, and A. Kjekshus, Acta Chem. Scand. A 29, 623 (1975).
  3. S. Jandl, J. Deslandes, and M. Banville, Infrared Phys. 22, 327 (1982).
  4. S. P. Gwet, Y. Mathey, and C. Sourisseau, Phys. Stat. Sol. (b) 123, 503 (1984).
  5. H. Yi, T. Komesu, S. Gilbert, G. Hao, A. J. Yost, A. Lipatov, A. Sinitskii, J. Avila, C. Chen, M. C. Asensio, and P. A. Dowben, Appl. Phys. Lett. 112, 052102 (2018).
  6. A. J. Molina-Mendoza, M. Barawi, R. Biele, E. Flores, J. R. Ares, C. Sanchez, G. Rubio-Bollinger, N. Agrait, R. D’Agosta, I. J. Ferrer, and A. Castellanos-Gomez, Adv. Electron. Mater. 1, 1500126 (2015).
  7. E. Finkman and B. Fisher, Solid State Commun. 50, 25 (1984).
  8. I. G. Gorlova, S. G. Zybtsev, V. Ya. Pokrovskii, N. B. Bolotina, S. Yu. Gavrilkin, A. Yu. Tsvetkov, and A. N. Titov, Physica B 460, 11 (2015).
  9. A. S. Shkvarin, Yu. M. Yarmoshenko, M. V. Yablonskikh, A. I. Merentsov, and A. N. Titov, Journal of Structural Chemistry 55, 1039 (2014).
  10. S. J. Gilbert, H. Yi, T. Paudel, A. Lipatov, A. J. Yost, A. Sinitskii, E. Y. Tsymbal, J. Avila, M. C. Asensio, and P. A. Dowben, J. Phys. Chem. C 126, 17647 (2022).
  11. И. Г. Горлова, С. Г. Зыбцев, В. Я. Покровский, Письма в ЖЭТФ 100, 281 (2014).
  12. J. Dai and X. C. Zeng, Angew. Chem. Int. Ed. 54, 7572 (2015).
  13. И. Г. Горлова, В. Я. Покровский, С. Ю. Гаврилкин, А.Ю. Цветков, Письма в ЖЭТФ 107, 180 (2018).
  14. J. O. Island, R. Biele, M. Barawi, J. M. Clamagirand, J. R. Ares, C. Sanchez, H. S. J. van der Zant, I. J. Ferrer, R. D’Agosta, and A. Castellanos-Gomez, Sci. Rep. 6, 22214 (2016).
  15. S. Liu, W. Xiao, M. Zhong, L. Pan, X. Wang, H.-X. Deng, J. Liu, J. Li, and Z. Wei, Nanotechnology 29, 184002 (2018).
  16. S. Hou, Z. Guo, J. Yang, Y.-Y. Liu, W. Shen, C. Hu, Sh. Liu, H. Gu, and Z. Wei, Small 17, 2100457 (2021).
  17. A. Khatibi, R. H. Godiksen, S. B. Basuvalingam, D. Pellegrino, A. A. Bol, B. Shokri, and A. G. Curto, 2D Mater. 7, 015022 (2020).
  18. И. Г. Горлова, В. Я. Покровский, Письма в ЖЭТФ 90, 320 (2009).
  19. J. O. Island, A. J. Molina-Mendoza, M. Barawi, R. Biele, E. Flores, J. M. Clamagirand, J. R. Ares, C. Sanchez, H. S. J. van der Zant, R. D’Agosta, I. J. Ferrer, and A. Castellanos-Gomez, 2D Mater. 4, 022003 (2017).
  20. И. Г. Горлова, А. В. Фролов, А. П. Орлов, В. Я. Покровский, Воей Ву Пай, Письма в ЖЭТФ 110, 400 (2019).
  21. M. Randle, A. Lipato A. Kumar et al. (Collaboration), ACS Nano 13, 803 (2019).
  22. N. Tripathi, V. Pavelyev, P. Sharma, S. Kumar, A. Rymzhina, and P. Mishra, Materials Science in Semiconductor Processing 127, 105699 (2021).
  23. J. Kang and L.-W. Wang, Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 14805 (2016).
  24. J. Kang, H. Sahin, and F. M. Peeters, Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 27742 (2015).
  25. M. Li, J. Dai, and X. C. Zeng, Nanoscale 7, 15385 (2015).
  26. S. Ho Suk, S. Nah, M. Sajjad, S. B. Seo, J. Song, N. Singh, and S. Sim, Adv. Optical Mater. 11, 2300370 (2023).
  27. Y. Jin, X. Li, and J. Yang, Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 18665 (2015).
  28. S. Zhao, B. Dong, H. Wang, H. Wang, Y. Zhang, Z. V. Han, and H. Zhang, Nanoscale Adv. 2, 109 (2020).
  29. F. Xia, H. Wang, and Y. Jia, Nat. Commun. 5, 4458 (2014).
  30. I. J. Ferrer, J. R. Ares, J. M. Clamagirand, M. Barawi, and C. Sanchez, Thin Solid Films 535, 398 (2013).
  31. M. Abdulsalam and D. P. Joubert, Phys. Status Solidi B 253, 868 (2016).
  32. M. D. Randle, A. Lipatov, I. Mansaray, J. E. Han, A. Sinitskii, and J. P. Bird, Appl. Phys. Lett. 118, 210502 (2021).
  33. P. Monceau, Adv. Phys. 61, 325 2012.
  34. Л. В. Келдыш, Ю. В. Копаев, ФТТ 6, 2791 (1964).
  35. W. Kohn, Phys. Rev. Lett. 19, 439 (1967).
  36. I. G. Gorlova, S. G. Zybtsev, V. Ya. Pokrovskii, N. B. Bolotina, I. A. Verin, and A. N. Titov, Physica B 407, 1707 (2012).
  37. Z. Jiang, Y. Li, Sh. Zhang, and W. Duan, Phys. Rev. B 98, 081408(R) (2018).
  38. I. G. Gorlova, S. A. Nikonov, S. G. Zybtsev, V. Ya. Pokrovskii, and A. N. Titov, Appl. Phys. Lett. 120, 153102 (2022).
  39. А. С. Шкварин, Ю. М. Ярмошенко, М. В. Яблонских, А. И. Меренцов, А.Н. Титов, ЖСХ 55, 1095 (2014).
  40. S. K. Srivastava and B. N. Avasthi, J. Mater. Sci. 27, 3693 (1992).
  41. Н. Б. Болотина, И. Г. Горлова, И. А. Верин, А.Н. Титов, А. В. Аракчеева, Кристаллография 61, 888 (2016).
  42. I. N. Trunkin I. G. Gorlova, N. B. Bolotina, V. I. Bondarenko, Y. M. Chesnokov, and A. L. Vasiliev, J. Mater. Sci. 56, 2150 (2021)
  43. E. Torun, H. Sahin, A. Chaves, L. Wirtz, and F. M. Peeters, Phys. Rev. B 98, 075419 (2018).
  44. J. I. Pankove, Optical processes in semiconductors, 2nd ed., Publisher New York, Dover (1975).
  45. O. Gorochov, A. Katty, N. Le Nagard, C. Levy-Clement, and D. M. Schleich, Mater. Res. Bull. 18, 111 (1983).
  46. I. J. Ferrer, M. D. Macia, V. Carcelen, J. R. Ares, and C. Sanchez, Energy Procedia 22, 48 (2012)
  47. Z. Lian, Z. Jiang, T. Wang, M. Blei, Y. Qin, M. Washington, T.-M. Lu, S. Tongay, Sh. Zhang, and S.-F. Shi, Appl. Phys. Lett. 117, 073101 (2020).
  48. J. Wu, D. Wang, H. Liu, W.-M. Laua, and L.-M. Liu, RSC Adv. 5, 21455 (2015).
  49. R. Biele, E. Flores, J. R. Ares, C. Sanchez, I. J. Ferrer, G. Rubio-Bollinger, A. Castellanos-Gomez, and R. D’Agosta, Nano Res. 11, 225 (2018).
  50. F. Iyikanat, H. Sahin, R. T. Senger, and F. Peeters, J. Phys. Chem. C 119, 19, 10709 (2015).
  51. E. Flores, J. R. Ares, I. J. Ferrer, and C. Sanchez, Phys. Status Solidi RRL 10, 802 (2016).
  52. Y. Takahide, T. Konoike, K. Enomoto, M. Nishimura, T. Terashima, Sh. Uji, and H. M. Yamamoto, Phys. Rev. Lett. 96, 136602 (2006).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024