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

Зміст

Вступ…………………………………………………………………………....3

Кристалічна структура і оптичні властивості шаруватих кристалів

InJ та TlJ твердих розчинів на їхній основі …………………………..…5

1.1.Екситонні спектри InJ, TlJ……………………………………………...8

1.2. Спектри люмінесценції твердих розчинів In_xTl_1-xJ………………….12

Методика експерименту…………………………………………………15

2.1.Структурні дослідження ТРЗ……………………………………… …15

2.2.Методика дослідження спектрів поглинання ТРЗ…………………..18

Результати вимірювань та обговорень………………………………...22

3.1.Синтез та вирощування ТРЗ…………………………………………22

3.2.Структурні дослідження……………………………………………...24

3.3Трансформація ширини забороненої зони…………………………….25

3.3.1.Фотопровідність ТРЗ…………………………………………...29

Висновки……………………………………………………………………...33

Список використаної літератури…………………………………………..34

Додаток………………………………………………………………………….37

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