Характеристики та оптичні властивості тонкої плівки Bi2Te2.45Se0.55

  • А.С. Салва Фізичний факультет, факультет науки і мистецтв, Університет Джуфа Гураят, Королівство Саудівська Аравія https://orcid.org/0000-0003-4000-4754
  • Азза Ель-Сайед Ахмед Фізичний факультет, факультет науки і мистецтв, Університет Джуфа Гураят, Королівство Саудівська Аравія https://orcid.org/0000-0002-5389-4111
DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2022-1-08
Ключові слова: optical energy gap, електричні властивості, просвічувальна електронна мікроскопія, ефект Холла, оптичний енергетичний зазор

Анотація

Термічно випарені тонкі плівки Bi2Te2.45Se0.55 були досліджені на предмет структурних змін та електропровідності. Розмір кристалітів, мікродеформація та дислокації були розраховані з використанням даних XRD. За допомогою просвічуючої електронної мікроскопії досліджено морфологію тонких плівок (ТЕМ). Дослідження проводили в інтервалі температур (300–500) К. Виміряно електричний енергетичний зазор та провідність наплавлених і відпалених (373, 473 К) плівок Bi2Te2.45Se0.55. Отримані значення (0,27, 0,26, 0,24 еВ) і 3,6×103, 3,7×103 та 4,1×103 Ом-1.см-1  відповідно. Також досліджено коефіцієнт Холла, середній вільний час, коефіцієнт дифузії дірок, довжину дифузії, концентрацію носіїв заряду, механізм розсіювання носіїв заряду та рухливість Холла. Отримані значення концентрації носіїв заряду становлять 2.12×1017‑2.73×1017 см-3. Прямий і непрямий дозволений енергетичний зазор зменшувався з підвищенням температури відпалу. Отримані значення непрямої забороненої зони і прямої забороненої зони коливаються в межах 0,27-0,24 еВ і 0,375‑0,379 еВ відповідно.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

D. Arivuoli, F.D. Gnanam, P. Ramasamy, "Growth and microhardness studies of chalcogneides of arsenic, antimony and bismuth", J. Mater. Sci. Lett. 7, 711 (1988). https://doi.org/10.1007/BF00722076

L.I. Soliman, M.M. Nassary, H.T. Shaban, A.S. Salwa, "Influence of Se on the electron mobility in thermal evaporated Bi2(Te1 xSex)3 thin films", Vacuum, 85, 358 (2010). https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2010.06.003

D. Qian, Z. Ye, L. Pan, Z. Zuo, D. Yang, and Y. Yan, "The Mechanical and Thermoelectric Properties of Bi2Te3-Based Alloy Prepared by Constrained Hot Compression Technique", Metals, 11, 1060, (2021). https://doi.org/10.3390/met11071060

D.D. Awschalom, D.P. Divincenzo, J.F. Smyth, "Macroscopic quantum effects in nanometer-scale magnets", Science, 258, 414 (1992). https://doi.org/10.1126/science.258.5081.414

N. Jaziri, A. Boughamoura, J. Müller, B. Mezghani, F. Tounsi, and M. Ismail, "A comprehensive review of Thermoelectric Generators: Technologies and common applications", Energy Reports, 6, 264 (2020). https://doi.org/10.1016/j.egyr.2019.12.011

G.J. Snyder, J.R. Lim, C-K. Huang, and J.P. Fleurial, "Thermoelectric microdevice fabricated by a MEMS-like electrochemical process", Nat. Mater. 2, 528 (2003). https://doi.org/10.1038/nmat943

C.B. Vining, "Thermopower to the people", Nature 423, 391 (2003). https://doi.org/10.1038/423391a

T.C. Harman, P.J. Taylor, M.P. Walsh, and B.E. La Forge, "Quantum Dot Superlattice Thermoelectric Materials and Device", Science, 297, 2229 (2002). https://doi.org/10.1126/science.1072886

M. Carle, P. Pierrat, C. Lahalle-Gravier, S. Scherrer, and H. Scherrer, "Transport properties of n-type Bi2(Te1−xSex)3 single crystal solid solutions (x ⩽ 0.05)", J. Phys. Chem. Solids, 56, 201 (1995). https://doi.org/10.1016/0022-3697(94)00166-9

C. Lahalle-Gravier, B. Lenoir, H. Scherrer, and S. Scherrer, "Thermoelectric characterization of Bi2Te2.55Se0.45 solid solution crystal", J. Phys. Chem. Solids, 59, 13 (1998). https://doi.org/10.1016/S0022-3697(97)00119-4

J. Dheepa, R. Sathyamoorthy, and A. Subbarayan, "Optical properties of thermally evaporated Bi 2Te 3 thin films", Journal of Crystal Growth, 274, 100 (2005). https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2004.09.070

K. Yildiz, U. Akgul, H.S. Leipner, and Y. Atici, "Electron microscopy study of thermoelectric n-type Bi2(Te0.9Se0.1)3 film deposited by dc sputtering", Superlattices and Microstructures 58, 60 (2013). https://doi.org/10.1016/j.spmi.2013.02.013

A. Saji, and M. Elizabeth, "Effects of fast electron bombardment and annealing on Bi2Te3 and Bi2Te2.9Se0.1 single crystals", Semicond. Sci. Technol. 18, 745 (2003). https://doi.org/10.1088/0268-1242/18/8/305

A.S. Salwa, A. Salem, and H.T. Shaban, "Linear and nonlinear optical studies of indium selenide thin films prepared by thermal evaporation technique", Optik, 241, 166874 (2021). https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2021.166874

M.H. Kabir, M.M. Ali, M.A. Kaiyum, and M.S. Rahman, "Effect of annealing temperature on structural morphological and optical properties of spray pyrolized Al-doped ZnO thin films", J. Phys. Commun. 3, 105007 (2019). https://doi.org/10.1088/2399-6528/ab496f

A.S. Salwa, and A. Salema, "Linear and nonlinear optical properties of SnS thermally evaporated thin films", Optik. 196, 163140 (2019). https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2019.163140

A.S. Salwa, and M.S. Abd El-Sadek, "Annealing temperature effect to optimize the optical properties of SnS thin films", Eur. Phys. J. Plus, 136, 696 (2021). https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-021-01676-6

T. Daniel, U. Uno, K. Isah, and U. Ahmadu, "Tuning of SNS thin film conductivity on annealing in an open air environment for transistor application", East Eur. J. Phys. 2, 94 (2020). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2020-2-08

A. Salem, and M.H. Alhossainy, "Electrical conductivity and Hall effect measurements of crystalline copper indium gallium diselenide", Materials Chemistry and Physics, 263, 124436 (2021). https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2021.124436

C. Riha, B. Düzel, K. Graser, O. Chiatti, E. Golias, J. Sánchez-Barriga, O. Rader, O.E. Tereshchenko, and S.F. Fischer, "Electrical Transport Properties of Vanadium-Doped Bi2Te2.4Se0.6", Phys. Status Solidi B, 258, 2000088 (2021). https://doi.org/10.1002/pssb.202000088

A. Salem, A.S. Salwa, S.A. Hussein, and M. Ezzeldien, "Synthesis and Electrical Transport Properties of CuInGaTe2", J. Laser Opt. Photonics, 5, 2 (2018). https://doi.org/10.4172/2469-410X.1000183

S. Majdi, V. Djurberg, N. Suntornwipat, M. Gabrysch, and J. Isberg, "Carrier Scattering Mechanisms: Identification via the Scaling Properties of the Boltzmann Transport Equation", Adv. Theory Simul. 4, 2000103, (2021). https://doi.org/10.1002/adts.202000103

Опубліковано
2022-03-17
Цитовано
Як цитувати
Салва, А., & Ахмед , А. Е.-С. (2022). Характеристики та оптичні властивості тонкої плівки Bi2Te2.45Se0.55. Східно-європейський фізичний журнал, (1), 58-65. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2022-1-08
Номер
№ 1 (2022): Східно-європейський фізичний журнал
Розділ
Статті

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

    • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).