Влияние состава на перенос заряда в монокристаллах твердых растворов (TlGaSe2)1–x(TlGaS2)x (0 ≤ x ≤ 1)

Обложка
  • Авторы: Асадов С.М.1,2,3, Мустафаева С.Н.4
  • Учреждения:
    1. Научно-исследовательский институт “Геотехнологические проблемы нефти, газа и химия” Министерства науки и образования Азербайджана
    2. Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности
    3. Институт катализа и неорганической химии им. М.Ф. Hагиева
    4. Институт физики Министерства науки и образования Азербайджана
  • Выпуск: Том 60, № 7 (2024)
  • Страницы: 787-796
  • Раздел: Статьи
  • URL: https://cardiosomatics.ru/0002-337X/article/view/679355
  • DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X24070018
  • EDN: https://elibrary.ru/LRGDHK
  • ID: 679355

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Синтезированы поликристаллы твердых растворов (TlGaSe2)1–x(TlGaS2)x (x = 0–1) и из них методом Бриджмена–Стокбаргера выращены монокристаллы. Изучены диэлектрические свойства приготовленных монокристаллических образцов твердых растворов в переменных электрических полях частотой f = 5×104–3.5×107 Гц. Установлены релаксационный характер комплексной диэлектрической проницаемости, природа диэлектрических потерь, а также прыжковый механизм переноса заряда в образцах (TlGaSe2)1–x(TlGaS2)x. Показано, что в образцах (TlGaSe2)1–x(TlGaS2)x с увеличением х проводимость, среднее расстояние и время прыжков носителей заряда по локализованным состояниям в запрещенной зоне уменьшаются, а энергетический разброс локализованных вблизи уровня Ферми состояний и их концентрация увеличиваются.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. М. Асадов

Научно-исследовательский институт “Геотехнологические проблемы нефти, газа и химия” Министерства науки и образования Азербайджана; Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности; Институт катализа и неорганической химии им. М.Ф. Hагиева

Email: solmust@gmail.com
Азербайджан, пр. Азадлыг, 20, Баку, AZ 1010; пр. Азадлыг, 20, Баку, AZ 1010; пр. Г. Джавида, 113, Баку, AZ 1143

С. Н. Мустафаева

Институт физики Министерства науки и образования Азербайджана

Автор, ответственный за переписку.
Email: solmust@gmail.com
Азербайджан, пр. Г. Джавида, 131, Баку, AZ 1143

Список литературы

  1. Qasrawi A.F., Gasanly N.M. Optoelectronic and Electrical Properties of TlGaS2 Single Crystal // Phys. Status Solidi A. 2005. V. 202. № 13. P. 2501–2507. https://doi.org/10.1002/pssa.200521190
  2. Seyidov M.-H.Yu., Suleymanov R.A., Salehli F. Влияние “отрицательного химического” давления на температуры фазовых переходов в слоистом кристалле TlInS2 // ФТT. 2009. T. 51. № 12. C. 2365–2370.
  3. Delice S., Isik M., Gasanly N.M. Thermoluminescence Properties and Trapping Parameters of TlGaS2 Single Crystals // J. Lumin. 2022. V. 244. P. 118714. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2021.118714
  4. Шелег А.У., Иодковская К.В., Курилович Н.Ф. Влияние -облучения на электропроводность и диэлектрические свойства кристаллов TlGaSe2 при низких температурах // ФТТ. 1998. Т. 40. № 7. С. 1328–1331.
  5. Плющ О.Б., Шелег А.У. Политипизм и фазовые переходы в кристаллах TlInS2 и TlGaSe2 // Кристаллография. 1999. Т. 44. № 5. С. 873–877.
  6. Шелег А.У., Шевцова В.В., Гуртовой В.Г., Мустафаева С.Н., Керимова Э.М. Низкотемпературные рентгенографические исследования монокристаллов TlInS2, TlGaS2 и TlGaSe2 // Поверхность: рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2013. № 11. С. 39–42.
  7. Георгобиани А.Н., Матиев А.Х., Хамхоев Б.М. Дисперсия показателя преломления в кристаллах Tl1−xCuxGaSe2 (0 ≤ x ≤ 0.02) и Tl1−xCuxInS2 (0 ≤ x ≤ 0.015) // ФТП. 2005. Т. 39. № 7. С. 811–813.
  8. Мустафаева С.Н., Алиев В.А., Асадов М.М. Прыжковая проводимость на постоянном токе в монокристаллах TlGaS2 и TlInS2 // ФТТ. 1998. Т. 40. № 4. С. 612–615.
  9. Мустафаева С.Н. Частотная дисперсия диэлектрических коэффициентов слоистых монокристаллов TlGaS2 // ФТТ. 2004. Т. 46. № 6. C. 979–981.
  10. Шелег А.У., Иодковская К.В., Курилович Н.Ф. Влияние -облучения на диэлектрическую проницаемость и электропроводность кристаллов TlGaS2 // ФТТ. 2003. Т. 45. № 1. С. 68–70.
  11. Шелег А.У., Гуртовой В.Г., Шевцова В.В., Мустафаева С.Н. Влияние ионизирующего излучения на диэлектрические характеристики монокристаллов TlInS2 и TlGaS2 // ФТТ. 2012. Т. 54. № 9. С. 1754–1757.
  12. Gasanly N.M. Compositional Dependence of Refractive Index and Oscillator Parameters in TlGa(SxSe1–x)2 Layered Mixed Crystals (0 ≤ x ≤ ≤ 1) // Mater. Chem. Phys. 2012. V. 136. № 1. P. 259–263. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2012.06.064
  13. Isik M., Gasanly N.M. Ellipsometry Study of Interband Transitions in TlGaS2xSe2–x Mixed Crystals (0 ≤ x ≤ 1) // Opt. Commun. 2012. V. 285. № 20. P. 4092–4096. https://doi.org/10.1016/j.optcom.2012.06.029
  14. El-Nahass M.M., Sallam M.M., Rahman S.A., Ibrahim E.M. Optical, Electrical Conduction and Dielectric Properties of TlGaSe2 Layered Single Crystal // Solid State Sci. 2006. V. 8. № 5. P. 488–499. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2005.10.020
  15. Johnsen S., Liu Z., Peters J.A., Song J. H., Peter S.C., Malliakas C.D., Cho N.Ki., Jin H., Freeman A.J., Wessels B.W., Kanatzidis M.G. Thallium Chalcogenide-Based Wide-Band-Gap Semiconductors: TlGaSe2 for Radiation Detectors // Chem. Mater. 2011. V. 23. № 12. P. 3120–3128. https://doi.org/10.1021/cm200946y
  16. Song H-J., Yun S.-H., Kim W.-T. Photoluminescence Properties of TlGaS2 and TlGaS2:Er3+ Single Crystals // J. Phys. Chem. Solids. 1995. V. 56. № 6. P. 787–790. https://doi.org/10.1016/0022-3697(94)00265-7
  17. Gasanly N.M. Coexistence of Indirect and Direct Optical Transitions, Refractive Indices, and Oscillator Parameters in TlGaS2, TlGaSe2, and TlInS2 Layered Single Crystals // J. Korean Phys. Soc. 2010. V. 57. № 1. P. 164–168. https://doi.org/10.3938/JKPS.57.164
  18. Qasrawi A.F., Gasanly N.M. Hall Effect, Space-Charge Limited Current and Photoconductivity Measurements on TlGaSe2 Layered Crystals // Semicond. Sci. Technol. 2004. V. 19. № 3. P. 505–509. https://doi.org/10.1088/0268-1242/19/3/039
  19. Shaban H.T. Measurements of Transport Properties of TlGaSe2 Crystals // Mater. Chem. Phys. 2010. V. 119. № 1–2. P. 131–134. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2009.08.034
  20. Madelung O. Semiconductors: Data Handbook, 3rd ed. Berlin, Heidelberg: Springer, 2004. 691 p. ISBN-13 9783540404880
  21. Мустафаева С.Н., Асадов М.М., Джаббарлы А.И. Перенос заряда и термо-э.д.с. в монокристалле (TlInSe2)0.2(TlGaTe2)0.8 // Неорган. материалы. 2015. Т. 51. № 3. С. 267–271. https://doi.org/10.7868/S0002337X15030112
  22. Асадов М.М., Мустафаева С.Н., Мамедов А.Н., Алджанов М.А., Керимова Э.М., Наджафзаде М.Д. Диэлектрические свойства и теплоемкость твердых растворов (TlInSe2)1–х(TlGaTe2)х // Неорган. материалы. 2015. T. 51. № 8. C. 843–849. https://doi.org/10.7868/S0002337X15080059
  23. Матиев А.Х., Янарсаев А.В., Хамидов М.М. Дисперсия показателя преломления в кристаллах Tl1–xAgxGaSe2 (0 ≤ x ≤ 0.025) // Изв. PAH. Сер. физ. 2016. Т. 80. № 6. C. 718–720.
  24. Мустафаева С.Н., Асадов C.М., Годжаев М.М., Магеррамов А.Б. Комплексная диэлектрическая проницаемость и проводимость полученных твердых растворов (TlGaSe2)1–х(TlInS2)x в переменных электрических полях // Неорган. материалы. 2016. T. 52. № 11. C. 1168–1174. https://doi.org/10.7868/S0002337X16110105
  25. Ünlü B.A., Karatay A., Yüksek M., Ünver H., Gasanly N., Elmali A. The Effect of Ga/In Ratio and Annealing Temperature on The Nonlinear Absorption Behaviors in Amorphous TlGaxIn(1–x)S2 (0 ≤ x ≤ 1) Chalcogenide Thin Films // Opt. Laser Technol. 2020. V. 128. P. 106230. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2020.106230
  26. Мустафаева С.Н., Асадов М.М., Керимова Э.М., Гасанов Н.З. Диэлектрические и оптические свойства синтезированных твердых растворов TlGa1–xErxS2 (х = 0; 0.001; 0.005 и 0.01) // Неорган. материалы. 2013. Т. 49. № 12. С. 1271–1276. https://doi.org/10.7868/S0002337X13120129
  27. Мустафаева С.Н., Асадов С.М. Диэлектрические свойства и электропроводность легированного серебром монокристалла TlGaS2 // ФТП. 2018. Т. 52. № 2. С. 167–170. https://doi.org/10.21883/FTP.2018.02.45438.8517
  28. Karabulut O., Yilmaz K., Boz B. Electrical and Optical Properties of Co Doped TlGaS2 Crystals // Cryst. Res. Technol. 2011. V. 46. № 1. P. 79–84. https://doi.org/10.1002/crat.201000486
  29. Bakran H., Yakut S., Bozoglu D., Deger D., Ismailova P., Mustafaeva S., Hasanov A., Ulutas K. The Effect of Fe Content on The Dielectric Properties of TlGa(0.999)Fe(0.001)S2 Thin Films // Physica B: Conden. Matter. 2024. V. 685. Р. 416031. https://doi.org/10.1016/j.physb.2024.416031
  30. Мустафаева С.Н. Диэлектрические свойства монокристаллов TlGa1−xMnxS2 (0 ≤ x ≤ ≤ 0.03) // Неорган. материалы. 2006. T. 42. № 5. C. 530–533.
  31. Мустафаева С.Н., Асадов М.М., Гусейнова С.С., Джабаров А.И., Лукичев В.Ф. Электронные, диэлектрические свойства и перенос заряда в монокристалле TlGaS2 : Nd3+ на постоянном и переменном токе // ФТТ. 2022. T. 64. № 4. C. 428–436. https://doi.org/10.21883/FTT.2022.04.52182.251
  32. Асадов С.М., Мустафаева С.Н. Механизм переноса заряда в TlSb1–xGaxS2 (x = 0, 0.03) на переменном токе // Неорган. материалы. 2017. Т. 53. № 12. С. 1257–1261. https://doi.org/10.7868/S0002337X17120028
  33. Асадов С.М., Мустафаева С.Н. Диэлектрические потери и перенос заряда в легированном сурьмой монокристалле TlGaS2 // ФТТ. 2018. Т. 60. № 3. С. 495–498. https://doi.org/10.21883/FTT.2018.03.45551.266
  34. Асадов М.М., Кязимов С.Б., Гасанов Н.З. Фазовая T–x-диаграмма системы TlGaS2–TlFeS2 и ширина запрещенной зоны монокристаллов TlGa1–xFexS2 (0 ≤ x ≤ 0.01) // Неорган. материалы. 2012. Т. 48. № 10. C. 1110–1113.
  35. Мустафаева С.Н. Влияние частоты на электрические и диэлектрические свойства монокристаллов (TlGaS2)1−x(TlInSe2)x (x = 0.005, 0.02) // Неорган. материалы. 2010. T. 46. № 2. C. 145–148.
  36. Георгобиани А.Н., Матиев А.Х., Хамхоев Б.М. Диаграмма состояния системы TlGaSe2–CuGaSe2 // Неорган. материалы. 2005. Т. 41. № 2. С. 1168–1170.
  37. Матиев А.Х., Янарсаев А.В., Успажиев Р.Т., Евтеева Р.М. T–x-диаграммa cистемы TlGaSе2–AgGaSе2 // Неорган. материалы. 2015. Т. 51. № 7. С. 730–732. https://doi.org/10.7868/S0002337X15070118
  38. Мустафаева С.Н., Асадов М.М. Влияние состава кристаллов TlGa1–xErxSe2 на их диэлектрические характеристики и параметры локализованных состояний // ФТТ. 2013. Т. 55. № 12. С. 2346–2350.
  39. Мустафаева С.Н., Асадов С.М. Диэлектрические свойства и проводимость кристаллов (1–x)TlGaSe2 xTm // Неорган. материалы. 2018. Т. 54. № 7. С. 662–667. https://doi.org/10.7868/S0002337X18070023
  40. Yoon C.S., Kim B.H., Cha D.J., Kim W.T. Electrical and Optical Properties of TlGaSe2 and TlGaSe2:Co Single Crystals // Jpn. J. Appl. Phys. 1993. V. 32. Suppl. 3. P. 555–557. https://doi.org/10.7567/JJAPS.32S3.555
  41. Мустафаева С.Н. Методика измерения проводимости высокоомных материалов на переменном токе // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2016. № 10. С. 74–79.
  42. Delgado G.E., Mora A.J., Pérez F.V. González J. Crystal Structure of the Ternary Semiconductor Compound Thallium Gallium Sulfide, TlGaS2 // Phys. B. 2007. V. 391. № 2. P. 385–388. https://doi.org/10.1016/j.physb.2006.10.030
  43. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники. М.: Высш. школа, 1986. 368 с.
  44. Mott N.F., Davis E.A. Electronic Processes in Non-Crystalline Materials. OUP Oxford, 2012. 590 p. ISBN: 9780199645336
  45. Ормонт М.А. Смена механизма переноса в области перехода от сублинейности к суперлинейности частотной зависимости проводимости неупорядоченных полупроводников // ФТП. 2015. Т. 49. № 10. С. 1314–1319.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Рентгенограммы соединений TlGaS2 (а) и TlGaSe2 (б) (Т = 298 К).

Скачать (120KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Частотные зависимости действительной составляющей комплексной диэлектрической проницаемости кристаллов (TlGaSe2)1–x(TlGaS2)x при х = 0 (1), 0.4 (2), 0.8 (3) и 1.0 (4) (Т = 298 К).

Скачать (84KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость диэлектрической проницаемости от состава твердых растворов (TlGaSe2)1–x(TlGaS2)x при f = 5 × 104 Гц.

Скачать (60KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Частотные зависимости мнимой составляющей комплексной диэлектрической проницаемости кристаллов твердых растворов (TlGaSe2)1–x(TlGaS2)x при х = 0 (1), 0.4 (2), 0.8 (3) и 1.0 (4) (Т = 298 К).

Скачать (91KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость мнимой составляющей комплексной диэлектрической проницаемости от состава твердых растворов (TlGaSe2)1–x(TlGaS2)x при f = 5 × 104 Гц.

Скачать (62KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимости тангенса угла диэлектрических потерь в (TlGaSe2)1–x(TlGaS2)x от частоты при х = 0 (1), 0.4 (2), 0.8 (3) и 1.0 (4) (Т = 298 К).

Скачать (82KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Частотно-зависимая проводимость кристаллов (TlGaSe2)1–x(TlGaS2)x при х = 0 (1), 0.4 (2), 0.8 (3) и 1.0 (4) (Т = 298 К).

Скачать (108KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Зависимость проводимости твердых растворов (TlGaSe2)1–x(TlGaS2)x от состава при f = 5 × 104 Гц.

Скачать (64KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024