Własności optyczne monokryształów SbI3'3S8 otrzymanych z fazy gazowej

• Autorzy: Kotyczka-Morańska M. , Nowak M. , Bober Ł. , Kępińska M. , Szperlich P. , Szala J.

Warianty tytułu

EN

Optical properties of SbI3'3S8 single crystals produced from the vapour phase

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jednymi z obiecujących materiałów dla optoelektroniki, ze względu na nieliniowe własności optyczne, są molekularne kryształy addycyjne. Jednym z takich materiałów jest jodosiarczek antymonu (SbI3'3Sg). Chociaż jest on znany od 1908 roku, to w pracy przedstawiono po raz pierwszy zależności temperaturowo-widmowe jego współczynnika absorpcji (a). Wyznaczenie tego parametru na podstawie badań transmisji i odbicia zwierciadlanego było możliwe dzięki zastosowaniu nowej metodyki otrzymywania monokryształów - hodowli z fazy gazowej. Z dopasowania odpowiednich zależności teoretycznych do charakterystyk widmowych a, w zakresie długości fal od 400 nm do 800 nm, określono po raz pierwszy rodzaj przerwy energetycznej w tym materiale. Wyznaczono szerokość optyczną skośnej przerwy energetycznej oraz energie Urbacha w zakresie temperatur 181 K do 301 K. Wyniki aproksymowano zależnościami półempirycznymi w celu wyznaczenia współczynników temperaturowych. Badania przeprowadzono dla promieniowania liniowo spolaryzowanego o wektorze natężenia równoległym i prostopadłym do osi c badanych monokryształów. Dla tych przypadków wartość szerokości przerwy energetycznej SbI3'3S8 w temperaturze 300 K wynosi Egl = 2,372(2) eV oraz Egš = 2,322(4) eV.

EN

The molecular crystals of addition complexes are promising materials for optoelectronics due to their nonlinear optical properties. The antimony iodide sulfide (SbI3'3S8) belongs to this class of crystals. Despite its description in 1908, in this paper the temperature and spectral characteristics of its absorption coefficient (a) of light are presented for the first time. Determination of this parameter from optical transmittance and mirror reflectance was possible because the single crystals of SbI3'3S8 were produced by physical vapor transport technique that was applied for the first time to this material. Using the fitting of spectral characteristics of a with appropriate theoretical dependences, in the 400 nm to 800 nm spectral range, the mechanism of absorption of light in SbI3'3S8 was determined for the first time. The values of indirect forbidden optical gap and the Urbach energy were determined for the temperature range from 181 K to 301 K. These values were fitted with semiempirical relations to calculate the temperature coefficients. The investigations were performed for linearly polarized light with electric vector parallel and perpendicular to the c axis of the single crystals. In these cases, the values of optical energy gaps at T=300 K were equal E gl = 2.372(2) eV and E š = 2.322(4) eV, respectively.

Słowa kluczowe

PL

własności optyczne monokryształów; molekularne kryształy addycyjne; metodyka otrzymywania monokryształów; faza gazowa

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 29, nr 3
• Strony: 127--130
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kotyczka-Morańska M.

autor

Nowak M.

autor

Bober Ł.

autor

Kępińska M.

autor

Szperlich P.

autor

Szala J.

• Instytut Fizyki, Politechnika Śląska,

Bibliografia

• [1] Samoc A., Samoc M., Prasa P. N., Krajewska-Cizio A.: Second-harmonic generation in the crystalline complex antimony triiodide-sulfur, J. Opt. Soc. Am. B 9 (1992) 1819-1824.
• [2] Kelly J. F., Krausz E. R., Samoc A., Samoc M., Willis A. C.: Crystal structure of the second-order nonlinear optical addition complex, AsI3·3S8. Aust. J. Chem. 55 (2002) 709-714.
• [3] Samoc A., Samoc M., Luther-Davies B., Kelly J. F., Krausz E. R., Willis A. C.: New second-order nonlinear octupolar materials, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 415 (2004) 179-195.
• [4] Auger V.: Sur un nouveau type de combinaison du soufre avec certains iodures, C. R. Acad. Sci. 146 (1908) 477-479.
• [5] Fernando W. S.: Single crystal Raman spectra of SbI3·3S8, CHI3·3S8 and AsI3·3S8, J. Inorg. Nucl. Chem. 43 (1981) 1141-1145.
• [6] Antimony Iodide Sulfide, JCPDS-International Centre for Diffraction Data 2000, PCPDFWIN v. 2.1, card file No. 71-2024.
• [7] Demassieux M.: Étude cristallographique de certain iodosulfures, Bull. Soc. Franc. Miner. 32 (1909) 387.
• [8] Robinson H., Dehmelt H. G., Gordy W.: Nuclear Quadrupole Couplings in Solid Bromides and Iodides, J. Chem. Phys. 22 (1954) 511-515.
• [9] Ogawa S.: Nuclear Quadrupole Resonances in Arsenic and Antimony Trihalides and Sulphur Molecular Addition Compounds, J. Phys. Soc. Jap. 13 (1958) 618-628.
• [10] Hassel O.: The structure of addition compounds, especially those in wchich halogens act as electron-acceptors, Proc. Chem. Soc. (1957) 250-255.
• [11] Bjorvatten T., Hassel O., Lindheim A.: Crystal structure of the addition compound SbI3:3S8, Acta Chem. Scand. 17 (1963) 689-702.
• [12] Almenningen A., Bjorvatten T.: An electron diffraction investigation of the molecular structure of antimony triiodide, Acta Chem. Scand. 17 (1963) 2573-2574.
• [13] Kusz J., Bednarek G., Nowak M., Kotyczka-Morańska M., Szperlich P., Kępińska M.: Multi-temperature crystal structure investigation of the crystalline complex antymony triodide-sulfur, J. Appl. Crystallography, wysłane do druku.
• [14] Pankove J. I.: Zjawiska optyczne w półprzewodnikach, WNT, Warszawa (1974).
• [15] Gürbulak B.: The optical investigation of TlGa0.999Pr0.001Se2 and Tl- GaSe2 single crystals, Physica B293 (2001) 289-296.
• [16] Khan Z. H., Zulfequar M., Sharma T. P., Husain M.: Optical properties of a-Ga20Se80-xSbx thin films, Optical Materials 6 (1996) 139-146.
• [17] Johnson S. R., Tiedje T.: Effect of substrate thickness, back surface texture, reflectivity, and thin film interference on optical band-gap thermometry, J. of Crystal Growth 175/176 (1997) 273-280.