Спосіб визначення вкладень різних типів розупорядкування в енергетичну ширину краю оптичного поглинання твердих тіл

Спосіб визначення вкладень різних типів розупорядкування в енергетичну ширину краю оптичного поглинання твердих тіл, який включає визначення вкладень температурного, стр уктурного та композиційного розупорядкування в енергетичну ширину краю оптичного поглинання шляхом температурних досліджень краю оптичного погли 2 3 78057 4 кристалічної ґратки. Оскільки зміщення атомів від го та композиційного розупорядкування в енергерівноважних позицій веде до зміни електричного тичну ширину краю оптичного поглинання потенціалу кристалічної ґратки, то формулу (2) кристалічних та некристалічних твердих розчинів. записують як Поставлене завдання досягається таким чином, що запропоновано спосіб визначення вкладів різних типів розупорядкування в енергетичну ши2 w = k0 æ W 2 + Wx ö = w T + w x (3) ç T ÷ рину краю оптичного поглинання твердих тіл, який è ø включає визначення вкладів температурного, структурного та композиційного розупорядкування 2 2 в енергетичну ширину краю оптичного поглинання де k0 - константа, WT та Wх - середньоквадшляхом температурних досліджень краю оптичноратичні відхилення від електричного потенціалу го поглинання твердих розчинів, який відрізняєтьідеально впорядкованої структури, викликані відся тим, що додатково проводять температурноповідно температурним та структурним розупоряконцентраційні дослідження краю оптичного подкуванням, а вклади температурного wT та струкглинання твердих розчинів, після чого за їх ретурного wx розупорядкування в w вважаються зультатами та представляючи енергетичну ширинезалежними, еквівалентними та адитивними. Тену w краю оптичного поглинання у вигляді мпературне розупорядкування в твердих тілах виникає за рахунок теплових коливань ґратки, що w=wx+wT+wC=wX.T+wC (5) веде до розмиття краю поглинання за рахунок електрон (екситон)-фононної взаємодії. Структурдля визначення вкладів температурного wT, не розупорядкування за своєю природою може структурного wx та композиційного wC розупорядбути власним (викликаним внутрішніми дефектами кування використовують параметри w0, w1 та темструктури, наприклад, вакансіями чи дислокаціяпературу Ейнштейна qΕ, які описують температурні ми) та індукованим (викликаним такими зовнішніми залежності w, чинниками, як відхилення від стехіометрії, легування, іонна імплантація, гідрогенізація і т.д.). (6) wT=w1/[exp(qΕ /T)-1], w x=w0-wC, wC=w-wX,T Найбільш близьким до запропонованого способу визначення вкладів різних типів розупорядкуа значення wX,T, які необхідні для розрахунків вання в енергетичну ширину краю оптичного поwC у твердих розчинах, отримують в припущенні глинання твердих тіл є метод, який полягає у лінійної концентраційної залежності в інтервалі між визначенні вкладів температурного та структурнокрайніми складами твердих розчинів. го розупорядкування шляхом температурних доЗапропонований спосіб визначення вкладів рісліджень краю оптичного поглинання та послідуюзних типів розупорядкування в енергетичну ширичого використання моделі Ейнштейна для опису ну краю оптичного поглинання твердих тіл, у порітемпературної залежності w [3]. Згідно цього мевнянні зі способом-прототипом, дозволяє надійно тоду енергетична ширина w, яка є мірою ступеня та ефективно визначати вклади температурного, розупорядкованості кристалічної ґратки, в моделі структурного та композиційного розупорядкування Ейнштейна описується за допомогою співвіднов енергетичну ширину краю оптичного поглинання шення [3]: кристалічних та некристалічних твердих розчинів. Спосіб здійснюють наступним чином: спектроé ù 1 метричним методом досліджують спектральні заw = w 0 + w1ê (4) ú лежності коефіцієнтів поглинання твердих розчинів ë exp(qE / T ) - 1û при різних температурах. Потім розраховують енергетичну ширину краю оптичного поглинання де w0 та w1 - деякі постійні величини, qΕ - темw, а її температурні залежності апроксимують пература Ейнштейна, яка відповідає усередненій співвідношенням (4) і за допомогою формул (5) та частоті фононних збуджень системи не взаємоді(6) визначають вклади температурного wT, струкючих осциляторів. За отриманими при описі екстурного wx та композиційного wC розупорядкуванпериментальної залежності w(T) параметрами w0, ня. w1 та qΕ за допомогою співвідношень (3) і (4) знаПриклад конкретного використання запропоходять вклади температурного wT та структурного нованого способу. wχ розупорядкування в енергетичну ширину краю За допомогою запропонованого способу виоптичного поглинання. значено вклади температурного wT, стр уктурного Недоліком цього методу є те, що він не може wx та композиційного wC розупорядкування в енербути застосований до таких твердотільних об'єктів гетичну ширину краю оптичного поглинання тверяк кристалічні та некристалічні тверді розчини, в дих розчинів суперіонних кристалів Cu6P(S1-хSeх) 5I. яких крім температурного та структурного розупоСпектральні залежності коефіцієнтів пропускання рядкування реалізується ще й композиційне, виΤ та відбивної здатності r досліджували за допомокликане взаємозаміщенням атомів хімічних елегою ґраткового монохроматора МДР-3, а значення ментів, що входять до складу цих речовин. коефіцієнтів поглинання а розраховували за форЗавданням винаходу є створення способу вимулою значення вкладів різних типів розупорядкування в енергетичну ширину краю оптичного поглинання твердих тіл, який дозволяв би ефективно та надійно визначати вклади температурного, стр уктурно 5 a= é 1 ê (1- r )2 + lnê d ê ë 78057 (1- r )4 + 4T 2r 2 ù ú 2T ú ú û (7) де d - товщина зразка. Потім розраховували значення енергетичної ширини краю оптичного поглинання, концентраційні залежності якої наведено на Фіг.1. Використовуючи запропонований і описаний вище спосіб були визначені вклади та отримані концентраційні залежності wx, wT та wC для твердих розчинів суперіонних кристалів Cu6P(S1-xSe x)5I, які показано на Фіг.2. Видно, що у міру зростання концентрації атомів селену вклад wx майже лінійно збільшується, вклад wT - лінійно зменшується, тоді як вклад композиційного розупорядкування wC збільшується при х0,5. Комп’ютерна в ерстка О. Гапоненко 6 Винахід може бути використаний у науководослідних лабораторіях при дослідженні параметрів краю оптичного поглинання твердих тіл з метою їх використання у ролі функціональних елементів для оптоелектроніки. Джерела інформації: 1. Kurik M.V. Urbach rule (Review) // Phys. Stat. Sol. (a). - 1971. - Vol.8, №1. - P.9-30. 2. Cody G.D., Tiedje Т., Abeles В., Brooks В., Goldstein Y. Disorder and the optical-absorption edge of hydrogenated amorphus silicon // Phys. Rev. Lett. 1981. - Vol.47, №20. - P.1480-1483. 3. Yang Z., Homewood K.P., Finney M.S., Harry M.A., Reeson KJ. Optical absorption study of ion beam synthesized polycrystalline semiconducting FeSi 2 // J. Appl. Phys. - 1995. - Vol.78, №3. - P.195 8-1963. прототип. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601