Ученые раскрыли структуру и свойства нового полупроводника

Ученые раскрыли структуру и свойства нового полупроводника

Наука сегодня 8 Ноября 2019
Исследователи из Института химии ТюмГУ совместно с коллегами из Екатеринбурга и Красноярска изучили структуру и свойства впервые синтезированного сложного сульфида EuErCuS3. Внимание ученых к халькогенидам, соединениям халькогенов (сера, селен, теллур) с металлами, связано с их уникальными свойствами. Среди халькогенидов можно обнаружить не только полу- и сверхпроводники, но и соединения с магнитными и оптическими свойствами.

Не меньший практический потенциал имеют халькогениды редкоземельных элементов (РЗЭ). Двойные и тройные халькогениды РЗЭ нередко демонстрируют ряд новых тепловых, магнитных и оптических свойств, нехарактерных для прочих халькогенидов. В настоящей работе авторы рассмотрели синтез и структуру сложного сульфида EuErCuS3, а также оценили его оптические, магнитные, дюрометрические и термические свойства.

Было обнаружено, что соединение кристаллизуется в структурном типе Eu2CuS3 (рисунок1), который типичен для соединений EuLnCuS3. Синтезированное соединение содержит магнитный ион Er3+. Как следствие, данный ион испытывает ферримагнитный переход при низких температурах около 4,8 К. Для сравнения: у другого халькогенида, EuGdCuS3 переход наблюдается при температуре 5,4 К.

 Рисунок 1. Пространственная структура EuErCuS3 / ©Пресс-служба ТюмГУ

Рисунок 1. Пространственная структура EuErCuS3

Авторами также продемонстрировано, что значения, полученные в результате изучения магнитных и термических свойств EuErCuS3, находятся в диапазоне для изоструктурных соединений ALnCuS3 (A = Sr, Eu; Ln = La-Lu). Расчеты кристаллической структуры и фононного спектра были выполнены для EuErCuS3 в рамках подхода LCAO-MO и теории функционала плотности с использованием гибридного функционала B3LYP. Результаты расчетов позволили ученым интерпретировать наблюдаемые колебательные спектры. Валентное состояние RE-ионов (Er3+ и Eu2+) проверялось комбинацией рентгеновской дифракции и люминесцентной спектроскопии (рисунок 2).

 Рисунок 2. Результаты спектроскопии соединения EuErCuS3 / ©Пресс-служба ТюмГУ
Рисунок 2. Результаты спектроскопии соединения EuErCuS3
Показатель, на который прежде всего обратила внимание исследовательская группа при изучении электрических свойств, – ширина запрещенной зоны. Этот показатель позволяет оценить способность твердых тел пропускать электрический ток. По результатам из спектра диффузного отражения данный показатель составляет 1,934 эВ (рисунок 3).
 Рисунок 3. Спектр диффузного отражения EuErCuS3 / ©Пресс-служба ТюмГУ

Рисунок 3. Спектр диффузного отражения EuErCuS3

Можно сказать, что синтезированный халькогенид является полупроводником. Что интересно, рассчитанное значение ширины запрещенной зоны (2,56 эВ) отличается от экспериментального. Как говорят авторы, это может быть связано с тем, что в расчетах орбитали редкоземельных ионов были заменены псевдопотенциалом.


Источник:

Управление стратегических коммуникаций ТюмГУ

Рубрики
Темы
Поделиться
Ноябрь 2019
ПН ВТ СР ЧТ ПТ СБ ВС
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

рубрики новостей

Показать / скрыть все рубрики