Дослідження оптичних властивостей напівпровідникових монокристалів GaSe, інтеркальованих іонами металу
Анотація
У цьому дослідженні для характеристики структурних та фазових властивостей монокристалів GaSe було використано метод рентгенівської дифракції (XRD), а також досліджено вплив інтеркаляції іонів Cu на їхні оптичні властивості. Збільшення поглинання (ABS) спостерігалося в області 200–400 нм в результаті додавання іонів Cu, а нові оптичні переходи відбувалися близько 600 нм. Загалом, спостережувані варіації рівнів поглинання спостерігалися в спектральному діапазоні 200–800 нм. Тауц-аналіз показав, що ширина забороненої зони звузилася приблизно з 2 еВ до приблизно 1,88 еВ при інтеркаляції та дещо розширилася до приблизно 2,15 еВ при фотоінтеркаляції. Ці результати свідчать про те, що інтеркаляцію іонів Cu можна застосовувати для модифікації оптичних властивостей монокристалів GaSe, збільшуючи їхній потенціал для використання в нелінійних оптичних пристроях, фотоніці та сенсорних технологіях. Отримані результати також демонструють, що інтеркаляція є відповідним методом регулювання фізичних характеристик шаруватих матеріалів.
Завантаження
Посилання
A.Z. Abasova, R.S. Madatov, and V.I. Stafeev, Radiation-stimulated processes in chalcogenide structures, (Elm, Baku, 2011). (in Russian)
G.B. Sakr, “Optical and electrical properties of GaSe thin films,” Materials Science and Engineering: B, 138(1), 1–6 (2007). https://doi.org/10.1016/j.mseb.2006.10.008
N.N. Kolesnikov, E.B. Borisenko, D.N. Borisenko, and V.K. Gartman, “Influence of growth conditions on microstructure and properties of GaSe crystals,” Journal of Crystal Growth, 300(2), 294–298 (2007). https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2007.01.001
Z.D. Kovalyuk, and V.Y. Duplavyy, “Preparation and properties of electrets based on iodine-intercalated InSe and GaSe,” Inorganic Materials, 48, 776–780 (2012). https://doi.org/10.1134/S0020168512080092
Y. Zhirko, V. Grekhov, N. Skubenko, Z. Kovalyuk, and T. Feshak, “Characterization and optical properties of layered InSe and GaSe crystals intercalated with hydrogen and hydrogen-containing molecules,” in: Advanced Materials for Renewable Hydrogen Production, Storage and Utilization, edited by J. Liu, (InTech, 2015), pp. 11–50. https://doi.org/10.5772/61051
T. Nakato, H. Kamase, and R. Shinozaki, “Visible-light-induced electron transfer in intercalation-type composites organized on photocatalytically active layered niobate,” Journal of the Ceramic Society of Japan, 119(6), 528–531 (2011). https://doi.org/10.2109/jcersj2.119.528
A. Dhingra, R.G. Blair, and P.A. Dowben, “Effects of intercalation on bandgap of pristine two-dimensional layered GeI₂,” MRS Advances, 7, 763–765 (2022). https://doi.org/10.1557/s43580-022-00302-6
M. Mengjuan, X. Han, W. Shilei, S. Yitong, L. Bingbing, B. Lihui, S. Bing, et al., “Intercalation-induced monolayer behavior in bulk NbSe₂,” ACS Applied Materials and Interfaces, 16(43), 59049–59055 (2024). https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2024.113468
R. Liu, C. Wang, Y. Li, Y. Xie, Q. Chen, Z. Chen, and Q. Liu, “Intercalating copper into layered TaS₂ van der Waals gaps,” RSC Advances, 7, 46699–46703 (2017). https://doi.org/10.1039/C7RA08630J
N. Shehzad, I. Shahid, F. Subhan, W. Rahman, and M. Cai, “Structural, electronic, and optical properties of two-dimensional bilayer MgCl₂ intercalated with Be and Mg single atom: Insulator to semiconductor transformation,” Computational Materials Science, 247, 113468 (2025). https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2024.113468
C. Julien, “Electrical and optical properties of intercalated In–Se layered materials,” in: Intercalation in Layered Materials, vol. 148, (Springer, Boston, 1986), pp. 159–160. https://doi.org/10.1007/978-1-4757-5556-5_11
J. Zhou, Z. Lin, H. Ren, X. Duan, I. Shakir, Y. Huang, and X. Duan, “Layered intercalation materials,” Advanced Materials, 33(25), 2004557 (2021). https://doi.org/10.1002/adma.202004557
M. Rajapakse, B. Karki, U.O. Abu, S. Pishgar, M.R.K. Musa, S.M.S. Riyadh, M. Yu, et al., “Intercalation as a versatile tool for fabrication, property tuning, and phase transitions in 2D materials,” npj 2D Materials and Applications, 5(1), 30 (2021). https://doi.org/10.1038/s41699-021-00211-6
V.B. Bolędziuk, Z.D. Kovalyuk, Z.R. Kudrynskyi, M.N. Pyrlya, T.N. Feshak, and A.D. Shevchenko, “Electrochemical, optical and magnetic properties of NixGaSe intercalation compounds,” Inorganic Materials, 51(11), 1086–1089 (2015). https://doi.org/10.1134/S0020168515100039
Z. Muhammad, K. Mu, H. Lv, C. Wu, Z. Rehman, M. Habib, Z. Sun, et al., “Electron doping induced semiconductor to metal transitions in ZrSe₂ layers via copper atomic intercalation,” Nano Research, 11, 4914–4922 (2018). https://doi.org/10.1007/s12274-018-2081-1
R. Madatov, A. Najafov, A. Alakbarov, T. Tagiev, and A. Khaliqzadeh, “Features of electrical and photoelectric properties of GaS(Yb) monocrystals,” Journal of Physical Sciences, 74(9), 1–5 (2019). https://doi.org/10.1515/zna-2018-0475
Y. Torita, K. Kushida, T. Nishimura, K. Kuriyama, and T. Nakamura, “Lattice displacement and electrical property of Li-ion implanted GaN single crystal,” Procedia Engineering, 215, 66–76 (2017). https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.11.152
R. Madatov, R. Mamishova, M. Mamedov, J. Ismayilov, and U. Faradjova, “Electrophysical properties of Pb1-xMnxSe epitaxial films irradiated by γ-quanta,” Turkish Journal of Physics, 44(2), 214-221 (2020). https://doi.org/10.3906/fiz-1906-14
Авторське право (c) 2025 Рахім Мадатов, Ламія Садіглі, Ракшана Мамішова, Айдан Халігзаде
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
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).
