Physical properties of composite nanostructures formed on the basis of layered semiconductor p-GaSe and nanosized three-dimensional inclusions of ferroelectric KNO3
Keywords:
ferroelectric, layered semiconductor, gallium selenide, impedance, composite nanostructure
Abstract
Impedance spectra of the composite GaSe<KNO3> nanostructures are investigated in dark and under illumination. Dependence of the impedance spectra of the composite GaSe<KNO3> nanostructures on dc voltage under light illumination is associated with quantum-confinement effects under nanoscale deformation оf crystal and due to electronic flexoelectricity effect in curved nanoscale layered-crystal regions through vertical transport of carriers occurs. We have found an essential increase of electrical capacity of the composite nanostructures under their illumination. This phenomenon is attributed with screening of spontaneous polarization inside the nanoscale ferroelectric inclusions by the non-equilibrium charge carriers at interfaces between inclusions and GaSe matrix.
Downloads
Download data is not yet available.
References
Kalinin S.V., Morozovska A.N., Chen L.Q., and Rodriguez B.J. Local polarization dynamics in ferroelectric materials//Rep. Prog. Phys. – 2010. – Vol. 73. – P. 056502.
Rodriguez B.J., Jesse S., Alexe M., Kalinin S.V. Spatially Resolved Mapping of Polarization Switching Behavior in Nanoscale Ferroelectrics //Adv. Mater. – 2008. – Vol. 20. – P. 109-114.
Фридкин В.М., Гайнутдинов Р., Дюшарм С. Сегнетоэлектрические нанокристаллы и их переключение//УФН. – 2010. – Т. 180. – С. 209-217.
Glinchuk M.D., Eliseev E.A., Morozovska A.N. //Ukr. J. Phys. Reviews. – 2009. – Vol. 5. – P. 34-60.
Бахтинов А.П., Водопьянов В.Н., Ковалюк З.Д., Нетяга В.В., Коноплянко Д.Ю. Транспорт носителей заряда в композитных наноструктурах на основе слоистого полупроводника p-GaSe и сегнетоэлектрика KNO3//ФТП. – 2011. – Т. 45. – С. 348-359.
Drapak S.I., Bakhtinov A.P., Gavrylyuk S.V., Kovalyuk Z.D., Lytvyn O.S. The formation of organic (propolis films)/inorganic (layered crystals) interfaces for optoelectronic applications//Superlattices and Microstructures. – 2008. – Vol. 44. – P. 563-570.
Дмитриев А.И., Вишняк В.В., Лашкарев Г.В., Карбовский В.Л., Ковалюк З.Д., Бахтинов А.П. Исследование морфологии ван-дерваальсовой поверхности монокристалла InSe //ФТТ. – 2011. – Т. 53. – С. 579-589.
Бахтинов А.П., Водопьянов В.Н., Слинько Е.И., Ковалюк З.Д., Литвин О.С. Самоорганизация наноструктур теллуридов свинца и олова на Ван-дер-Ваальсовой поверхности селенида галлия (0001)// Письма в ЖТФ. – 2007. – Т. 33. – С.80-88.
Grigorchak I.I., Netyaga V.V., Kovalyuk Z.D. On some physical properties of InSe and GaSe semiconducting crystals intercalated by ferroelectrics//J. Phys.: Condens. Matter. – 1997. – Vol. 9. – P. L191-195.
Scott J.F. Ferroelectric memories//Science. – 1989. – Vol. 246. – P. 1400-1405.
Kalinin S.V. and Meunier V. Electronic flexoelectricity in low-dimensional systems//Phys. Rev. B. – 2008. – Vol. 77. – P. 033403.
Шик А.Я., Бакуева Л.Г., Мусихин С.Ф., Рыков С.А. Физика низкоразмерных систем. – СПб.: Наука, 2001. – 155 с.
Kopp T. and Mannhart J. Calculation of the capacitances of conductors: Perspectives for the optimization of electronic devices//J. Appl. Phys. – 2009. – Vol. 106. – P. 064504.
Chu B., Zhu W., Li N., and Cross L.E. Flexure mode flexoelectric piezoelectric composites//J. Appl. Phys. – 2009. – Vol. 106. – P. 104109.
Турик А.В., Радченко Г.С., Чернобабов А.И., Турик С.А., Супрунов В.В. Диэлектрические спектры неупорядоченных сегнетоактивных систем: поликристаллы и композиты//ФТТ. – 2006. – Т.48. – С.1088-1090.
Eliseev E.A., Morozovska A.N., Glinchuk M.D., Zaulychny B.Y., Skorokhod V.V., Blinc R. Surface-induced piezomagnetic, piezoelectric, and linear magnetoelectric effects in nanosystems// Phys. Rev. B. – 2010. – Vol. 82. – P. 085408.
Eliseev E.A., Glinchuk M.D., Khist V., Skorokhod V.V., Blinc R., and Morozovska A.N. Linear magnetoelectric coupling and ferroelectricity induced by the flexomagnetic effect in ferroics// Е-print arXiv. – 2011. – P. 1103.5206.
Бахтинов А.П., Водопьянов В.Н., Нетяга В.В., Кудринский З.Р., Литвин О.С. Морфология поверхности и электрические свойства гибридных структур, сформированных на основе слоистого полупроводника с наноразмерными сегнетоэлектрическими включениями Au/Ni//n-Ga2O3/p-GaSe//ФТП. – 2012. – Т. 46. – С. 356-368.
Ershov M., Liu H.C., Li L., Buchanan M., Wasilewski Z.R., and Ryzhii V. Unusual capacitance behavior of quantum well infrared photodetectors //Appl. Phys. Lett. – 1997. – Vol. 70. – P. 1828.
Skinner B. and Shklovskii B.I. Anomalously large capacitance of a plane capacitor with a two-dimensional electron gas//Phys. Rev. B. – 2010. – Vol. 82. – P. 155111.
Fan Y., Bauer M., Kador L., Allakhverdiev K.R., and Salaev E.Yu. Photoluminescence frequency up-conversion in GaSe single crystals as studied by confocal microscopy//J. Appl. Phys. – 2002. – Vol. 91. – P. 1081.
Chan C.H., Chen H.S., Kao C.W., Hsu H.P., Huang Y.S., and Wang J.S. Surface photovoltage spectroscopy and photoluminescence study of vertically coupled self-assembled InAs/GaAs quantum dot structures//J. Appl. Phys. – 2006. – Vol. 100. – P. 064301.
Беленький Г.Л., Гончаров В.А., Негрий В.Д., Осипьян Ю.А, Сулейманов Р.А.Спектры излучательной рекомбинации пластически деформированного селенида галлия//ФТТ. – 1984. – Т. 26. – С.3144-3149.
Бахтинов А.П., Ковалюк З.Д., Сидор О.Н., Катеринчук В.Н., Литвин О.С. Формирование нанообразований на поверхности слоистого полупроводника InSe в процессе термического окисления//ФТТ. – 2007. – Т. 49. – С. 1497-1503.
Morozovska A.N., Eliseev E.A., Svechnikov S.V., Krutov A.D., Shur V.Y., Borisevich A.Y., Maksymovych P., and Kalinin S.V. Finite size and intrinsic field effect on the polar-active properties of ferroelectric-semiconductor heterostructures //Phys. Rev. B. – 2010. – Vol. 81. – P. 205308.
Rodriguez B.J., Jesse S., Alexe M., Kalinin S.V. Spatially Resolved Mapping of Polarization Switching Behavior in Nanoscale Ferroelectrics //Adv. Mater. – 2008. – Vol. 20. – P. 109-114.
Фридкин В.М., Гайнутдинов Р., Дюшарм С. Сегнетоэлектрические нанокристаллы и их переключение//УФН. – 2010. – Т. 180. – С. 209-217.
Glinchuk M.D., Eliseev E.A., Morozovska A.N. //Ukr. J. Phys. Reviews. – 2009. – Vol. 5. – P. 34-60.
Бахтинов А.П., Водопьянов В.Н., Ковалюк З.Д., Нетяга В.В., Коноплянко Д.Ю. Транспорт носителей заряда в композитных наноструктурах на основе слоистого полупроводника p-GaSe и сегнетоэлектрика KNO3//ФТП. – 2011. – Т. 45. – С. 348-359.
Drapak S.I., Bakhtinov A.P., Gavrylyuk S.V., Kovalyuk Z.D., Lytvyn O.S. The formation of organic (propolis films)/inorganic (layered crystals) interfaces for optoelectronic applications//Superlattices and Microstructures. – 2008. – Vol. 44. – P. 563-570.
Дмитриев А.И., Вишняк В.В., Лашкарев Г.В., Карбовский В.Л., Ковалюк З.Д., Бахтинов А.П. Исследование морфологии ван-дерваальсовой поверхности монокристалла InSe //ФТТ. – 2011. – Т. 53. – С. 579-589.
Бахтинов А.П., Водопьянов В.Н., Слинько Е.И., Ковалюк З.Д., Литвин О.С. Самоорганизация наноструктур теллуридов свинца и олова на Ван-дер-Ваальсовой поверхности селенида галлия (0001)// Письма в ЖТФ. – 2007. – Т. 33. – С.80-88.
Grigorchak I.I., Netyaga V.V., Kovalyuk Z.D. On some physical properties of InSe and GaSe semiconducting crystals intercalated by ferroelectrics//J. Phys.: Condens. Matter. – 1997. – Vol. 9. – P. L191-195.
Scott J.F. Ferroelectric memories//Science. – 1989. – Vol. 246. – P. 1400-1405.
Kalinin S.V. and Meunier V. Electronic flexoelectricity in low-dimensional systems//Phys. Rev. B. – 2008. – Vol. 77. – P. 033403.
Шик А.Я., Бакуева Л.Г., Мусихин С.Ф., Рыков С.А. Физика низкоразмерных систем. – СПб.: Наука, 2001. – 155 с.
Kopp T. and Mannhart J. Calculation of the capacitances of conductors: Perspectives for the optimization of electronic devices//J. Appl. Phys. – 2009. – Vol. 106. – P. 064504.
Chu B., Zhu W., Li N., and Cross L.E. Flexure mode flexoelectric piezoelectric composites//J. Appl. Phys. – 2009. – Vol. 106. – P. 104109.
Турик А.В., Радченко Г.С., Чернобабов А.И., Турик С.А., Супрунов В.В. Диэлектрические спектры неупорядоченных сегнетоактивных систем: поликристаллы и композиты//ФТТ. – 2006. – Т.48. – С.1088-1090.
Eliseev E.A., Morozovska A.N., Glinchuk M.D., Zaulychny B.Y., Skorokhod V.V., Blinc R. Surface-induced piezomagnetic, piezoelectric, and linear magnetoelectric effects in nanosystems// Phys. Rev. B. – 2010. – Vol. 82. – P. 085408.
Eliseev E.A., Glinchuk M.D., Khist V., Skorokhod V.V., Blinc R., and Morozovska A.N. Linear magnetoelectric coupling and ferroelectricity induced by the flexomagnetic effect in ferroics// Е-print arXiv. – 2011. – P. 1103.5206.
Бахтинов А.П., Водопьянов В.Н., Нетяга В.В., Кудринский З.Р., Литвин О.С. Морфология поверхности и электрические свойства гибридных структур, сформированных на основе слоистого полупроводника с наноразмерными сегнетоэлектрическими включениями Au/Ni/
Ershov M., Liu H.C., Li L., Buchanan M., Wasilewski Z.R., and Ryzhii V. Unusual capacitance behavior of quantum well infrared photodetectors //Appl. Phys. Lett. – 1997. – Vol. 70. – P. 1828.
Skinner B. and Shklovskii B.I. Anomalously large capacitance of a plane capacitor with a two-dimensional electron gas//Phys. Rev. B. – 2010. – Vol. 82. – P. 155111.
Fan Y., Bauer M., Kador L., Allakhverdiev K.R., and Salaev E.Yu. Photoluminescence frequency up-conversion in GaSe single crystals as studied by confocal microscopy//J. Appl. Phys. – 2002. – Vol. 91. – P. 1081.
Chan C.H., Chen H.S., Kao C.W., Hsu H.P., Huang Y.S., and Wang J.S. Surface photovoltage spectroscopy and photoluminescence study of vertically coupled self-assembled InAs/GaAs quantum dot structures//J. Appl. Phys. – 2006. – Vol. 100. – P. 064301.
Беленький Г.Л., Гончаров В.А., Негрий В.Д., Осипьян Ю.А, Сулейманов Р.А.Спектры излучательной рекомбинации пластически деформированного селенида галлия//ФТТ. – 1984. – Т. 26. – С.3144-3149.
Бахтинов А.П., Ковалюк З.Д., Сидор О.Н., Катеринчук В.Н., Литвин О.С. Формирование нанообразований на поверхности слоистого полупроводника InSe в процессе термического окисления//ФТТ. – 2007. – Т. 49. – С. 1497-1503.
Morozovska A.N., Eliseev E.A., Svechnikov S.V., Krutov A.D., Shur V.Y., Borisevich A.Y., Maksymovych P., and Kalinin S.V. Finite size and intrinsic field effect on the polar-active properties of ferroelectric-semiconductor heterostructures //Phys. Rev. B. – 2010. – Vol. 81. – P. 205308.
Published
2012-10-01
How to Cite
Бахтінов, А. П., Водоп’янов, В. М., Ковалюк, З. Д., Кудринський, З. Р., & Нетяга, В. В. (2012). Physical properties of composite nanostructures formed on the basis of layered semiconductor p-GaSe and nanosized three-dimensional inclusions of ferroelectric KNO3. Journal of Surface Physics and Engineering, 10(4), 350-359. Retrieved from https://periodicals.karazin.ua/pse/article/view/10101
Section
Статті
У відповідності з типовим шаблоном.
