Кристалічна структура і оптичні властивості шаруватих кристалів inj та tlj і твердих розчинів на їхній основі

Вступ

Крист́ ал (англ. crystal, нім. Kristall m) — тверде тіло з упорядкованою внутрішньою будовою, що має вигляд багатогранника з природними плоскими гранями: впорядкованість будови полягає у певній повторюваності у просторі елементів кристалу (атомів, молекул, йонів), що зумовлює виникнення т.зв. кристалічної ґратки.

Тверді розчини заміщення (англ.Substitutional solidsolution, substitutional isomorphic mixture) — розчини, в яких атоми, іони однієї речовини (розчинника) заміщуються атомами, іонами іншої речовини, які статистично розміщуються в тих самих регулярних вузлах кристалічної ґратки. Тверді розчини заміщення називають також змішаними кристалами, які утворюються внаслідок ізоморфного ізовалентного заміщення часток однієї речовини іншою.

У простих речовинах один одного заміщують атоми або молекули. В іонних кристалах можуть заміщуватись як катіони, так і аніони. Найпоширенішим типом заміщення є взаємне заміщення катіонів.

Здатність атомів, іонів входити в структуру іншої речовини залежить як від індивідуальних властивостей атома або іона (розмір, заряд, електронна конфігурація, здатність до поляризації тощо), так і від властивостей кристалічної структури самої матриці (розмір елементарної комірки, характер хімічного зв'язку і тощо).

Утворення твердих розчинів заміщення можливе за дотримання таких умов:

1. Атоми та іони, що заміщують один одного, повинні мати приблизно однакові розміри (15% критерій Гольдшмідта) та близькі розміри вихідних елементарних комірок.

2. Структурні типи розчинника й речовини, яка розчиняється, мають бути однаковими (ізоструктурними) або подібними.

3. Також критерієм є подібність електронної конфігурації, яка визначає однотипність хімічного зв'язку й поляризаційних властивостей атомів або іонів, що взаємно заміщують один одного.

Останнім часом широкий інтерес привертають вивчення фізичних властивостей кристалічних напівпровідникових сполук групи ІІІ-VII, зокрема бінарних шаруватих кристалів InI, InBr, TlI, а також твердих розчинів на їх основі InI_xBr_1-x, TlI_xBr_1-x. Бінарні сполуки InI та TlI кристалізуються в орторомбічній ґратці просторової групи Cmcm (63). Структури обох компонентів твердих розчинів заміщення (ТРЗ) In_xTl_1-xI є шаруватими з двома шарами сендвічного типу в елементарній комірці та чотирма формульними одиницями в ній. Шари орієнтовані перпендикулярно до кристалографічної b-осі.

Практичний інтерес до ТРЗ In_xTl_1-xI в першу чергу пов'язують з можливістю створення на їх основі вузькосмугових оптичних фільтрів широкого спектрального діапазону. Велика розмитість максимумів спектрів фотопровідності (ФП) та залежність їх положення від складу твердого розчину ставить тверді розчини In_xTl_1-xI в ряд перспективних матеріалів для фотодавачів світла з широким спектром фоточутливості.

КРИСТАЛІЧНА СТРУКТУРА І ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ШАРУВАТИХ КРИСТАЛІВ InJ ТА TlJ І ТВЕРДИХ РОЗЧИНІВ НА ЇХНІЙ ОСНОВІ