Studiul structurii şi mecanisme de generare-recombinare în compozite nanolamelare obţinute prin intercalarea cu Cd a monocristalelor GaSe ŞI GaSe:Eu
Închide
Articolul precedent
Articolul urmator
559 5
Ultima descărcare din IBN:
2022-12-27 17:32
SM ISO690:2012
UNTILA, Dumitru, DMITROGLO, Liliana, EVTODIEV, Igor, CARAMAN, Iuliana, LUCHIAN, Efimia, ROTARU, Irina, GOROBCIC, Tatiana. Studiul structurii şi mecanisme de generare-recombinare în compozite nanolamelare obţinute prin intercalarea cu Cd a monocristalelor GaSe ŞI GaSe:Eu. In: Integrare prin cercetare şi inovare.: Ştiinţe ale naturii. Ştiinţe exacte , 10-11 noiembrie 2014, Chișinău. Chisinau, Republica Moldova: Universitatea de Stat din Moldova, 2014, R, SNE, pp. 100-103.
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Integrare prin cercetare şi inovare.
R, SNE, 2014
Conferința "Integrare prin cercetare şi inovare"
Chișinău, Moldova, 10-11 noiembrie 2014

Studiul structurii şi mecanisme de generare-recombinare în compozite nanolamelare obţinute prin intercalarea cu Cd a monocristalelor GaSe ŞI GaSe:Eu


Pag. 100-103

Untila Dumitru1, Dmitroglo Liliana1, Evtodiev Igor1, Caraman Iuliana2, Luchian Efimia1, Rotaru Irina1, Gorobcic Tatiana1
 
1 Universitatea de Stat din Moldova,
2 Universitatea „Vasile Alecsandri”, Bacău
 
 
Disponibil în IBN: 7 aprilie 2020


Rezumat

Specificul legăturilor chimice dintre atomi şi multiplele posibilităţi de aranjare ale împachetărilor elementare Se-Ga-Ga-Se una faţă de alta duce la formarea fisurilor între împachetări cu lăţimi comensurabile cu acestea, ale atomilor şi moleculelor. Structura lamelară a monocristalelor şi prezenţa fisurilor între împachetări odată cu proprietăţile mecanice specifice stimulează intercalarea atomilor între împachetări. Prin tratament la temperatura cuprinsă în intervalul 720860 K al plăcilor monocristaline de GaSe în vapori de Cd, s-a obţinut intercalarea acestora în cristalele GaSe. Astfel, atomii de Cd sunt plasaţi între două plane atomare de Se. Procesul de intercalare şi de formare a compozitului este prezentat în imaginea 2D a suprafeţei lamei de GaSe supusă tratamentului în vapori de Cd la temperatura 853 K timp de 40 min (Fig.1). Compoziţia chimică a materialului obţinut este studiată prin intermediul XRD cu radiaţia CuK (λ=1,54182 Å) și difuzia combinată a luminii la excitarea vibraţiilor caracteristice cu radiaţia laserului Ar+ (λ=483 nm).  În Fig.2 este prezentată difractograma XRD a eşantionului obţinut prin tratament la temperatura 853 K timp de 24 de ore în vapori de Cd  ai plăcilor GaSe. După cum se vede din difractogramă, odată cu liniile de difracţie caracteristice pentru cristalele de GaSe sunt prezente şi liniile de difracţie de la ansamblul de plane (002), (001), (103) al cristalelor de CdSe. Prezenţa cristalelor de CdSe în materialul studiat este confirmată prin prezenţa liniei Raman cu ṽ=174,4 cm-1 (Fig.2, Inset) care se identifică ca vibraţie fundamentală optică transversală. Printre proprietăţile GaSe este acumularea impurităţilor la interfaţa împachetărilor elementare …Se-Ga-Ga-Se... Prin intercalare, în spaţiul dintre împachetări se formează un strat atomar de Cd, care duce la formarea lamei de CdSe. După cum se vede din Fig.3, cu creşterea duratei procesului de intercalare, asimetria benzii excitonice n=1 se măreşte în regiunea energiilor mari. Totodată, are loc atenuarea intensităţii benzii excitonice n=2. Prezenţa neomogenităţii structurale modifică conturul benzii excitonice n=1. Banda de absorbţie este suma câtorva contururi distribuite normal pe lângă linia centrală. Rezultanta suprapunerii benzilor descrise cu funcţii elementare Lorentz și Gauss pentru excitonii direcţi reprezintă bine-cunoscutul contur Voigt 3:            (1)   cu   ,                                                       (2)   unde G – lărgimea neomogenă a benzii excitonice; GH – lărgimea omogenă a benzii excitonice; H – coeficientul de absorbţie; Ec – energia centrului liniei excitonice. Dacă se ţine cont de mecanismele de lărgire a conturului liniei excitonice şi de lărgirea Urbach, conturul liniei excitonice ia forma:  ,   (3)   unde Ai şi gi este amplitudinea şi forma liniilor stărilor de bază şi excitate a excitonilor: Gi – lăţimea liniilor respective; Ag şi Gg – nivelul continuumului şi lăţimea continuumului excitonic; R – ridbergul excitonic; E0– energia obţinută prin extrapolarea marginii Urbach. Al doilea termen în formula (3) reprezintă continuumul spectrului excitonic la energii E ≤ Eg. După cum se vede din Fig.3 (curba 5), marginea benzii de absorbţie excitonică se descrie bine cu formula empirică pentru conturul complex al benzii excitonice. Spectrul (hν) al lamei de GaSe cu grosimea (~12 μm) conţine odată cu linia n=1 şi linia care reprezintă prima stare excitată a excitonilor direcţi. Nivelele energetice ale excitonilor cu raza mare (excitoni Wannier-Mott) se descriu cu expresia 2:După valorile energiei liniilor de absorbţie excitonice a lamei de GaSe cu grosimea 12 μm, En=1=2,104 eV și En=2=2,119 eV, s-a determinat energia de legătură a excitonului Rex=20 meV. Masa redusă μex a perechii electron-gol se determină din egalitatea:                                                                               (5) Permitivitatea dielectrică εex a semiconductorului GaSe este egală cu 7,95. Astfel masa redusă μex=8,310-2m0. Raza medie a excitonilor aex calculată din egalitatea  este egală cu 50,4 Å. Raza eşantionului n=1 în plăcile GaSe intercalat cu Cd la temperatura 853 K timp de 10 min este egală cu 53,3 Å. Raza excitonului din formula (5) este invers proporţională cu permitivitatea dielectrică relativă ε. Astfel majorarea razei medii a excitonului n=1 în eşantioanele GaSe intercalate cu Cd indică faptul că permitivitatea dielectrică a compozitului startificat este mai mică decât a cristalului GaSe, fapt confirmat experimental.După cum se vede din Fig.4a, spectrul FL al compozitului CdSe-GaSe la temperatura 78 K reprezintă suma spectrelor componentelor compozitului şi constă din banda FL impuritară a compusului GaSe şi banda de luminescenţă donor-acceptor a cristalitelor CdSe. Fotoluminescenţa compozitului GaSe:Eu-CdSe, de asemenea, conţine banda de FL a centrului Eu3+ în GaSe cu maxim la 2,17 eV, banda de emisie donor-acceptor şi impuritară a componentei GaSe şi banda de margine a compusului CdSe (Fig.4b). Odată cu structura cristalină a compusului GaSe intercalat cu Cd în lucrare, sunt prezentate cercetările structurale ale cristalelor GaSe dopate cu Eu neinterca 2 lat şi intercalat cu Cd din fază de vapori, cât şi spectrele de fotoluminescenţă ale acestora ( Fig.4a,b).Concluzii   Prin intercalarea cristalelor stratificate de GaSe cu Cd din faza cu vapori la temperatura 830 K, se obţine un compozit din cristalite de CdSe şi GaSe.  Spectrul de absorbţie în regiunea marginii benzii fundamentale, la temperatura 78K a cristalelor GaSe şi a compozitului GaSe-CdSe cu concentraţie mică de CdSe, este format din benzile de absorbţie ale excitonilor direcţi în starea n=1 şi prima stare excitată a acestora.  Fotoluminescenţa compozitelor CdSe-GaSe şi CdSe-GaSe:Eu conţine benzile de emisie ale componentelor compozitului.