Effect of the Substitution of S for Se on the Optical Absorption Spectra of the Glassy Alloys Ag1,6Ga1,6Ge31,2S61,6-xSex

Abstract

Вплив заміни S на Se на спектри оптичного поглинання склоподібних сплавів Ag 1,6 Ga 1,6 Ge 31,2 S 61,6-x Se x 1 Східноєвропейський національний університет імені Лесі Українки, просп. Волі, 13, Луцьк, 43025, e-mail: Kevshin_A@ukr.net 2 Луцький національний технічний, ВУЛ. Львівська, 75, Луцьк, 43018 Досліджено спектри оптичного поглинання склоподібних сплавів Ag 1,6 Ga 1,6 Ge 31,2 S 61,6-x Se x в спектралному інтервалі 400 -1000 нм при температурах 80 та 300 К. Встановлено, що при збільшенні вмісту Se відбувається зменшення ширини енергетичної щілини стекол. У зразках при х= 13, 1, 19,7, 26,2, 32,8, 45,9, 52,5 при температурі 80 К зафіксовано фотолюмінесценцію з розмитим максимумом і напівшириною смуги випромінювання ∆E ≈ 0,26 -0,30 еВ, що є характерною для рекомбінаційної люмінесценції невпорядкованих систем. Особливості спектрів оптичного поглинання та фотолюмінесценції узгоджуються із моделлю Мотта і Девіса про локалізацію енергетичних станів в невпорядкованих системах.Ключові слова: склоподібні сплави, оптичне поглинання, фотолюмінесценція. ( де х = 0, 6,6, 13,1, 19,7, 26,2, 32,8, 39,4, 45,9, 52,5 I. Синтез матеріалів та методика експериментуСинтез сплавів проводився з елементарних компонентів, чистота яких (Ag, Ga, Ge, Se, S) становила не менше 99,99 мас%. Синтез проводився в полум'ї киснево-газового пальника для зв'язування елементарної сірки. Надалі ампули поміщали в шахтну піч і нагрівали із швидкістю 20 К/годину до максимальної температури 1273 K. При максимальній температурі зразки витримували протягом 10 годин. Гартування сплавів здійснювалось від 1273 К у 25% водному розчині хлориду натрію при кімнатній температурі [3].Вплив заміни S на Se на спектри оптичного поглинання... 343Дослідження спектрів поглинання та фотолюмінесценції проводилось за допомогою монохроматора МДР-206, використовуючи кремнієвий та фотоприймач на основі PbS. Збудження люмінесценції здійснювалось лазером потужністю 150 мВт ( λ макс = 532 нм). Приймання сигналу проводилось із тієї ж сторони відполірованої поверхні зразка, що і збудження. Для дослідження спектрів поглинання використовувались плоскопаралельні пластини товщиною 0,2 мм. II. Результати експерименту та обговоренняНа відміну від робіт багатьох авторів [5,6,8] в яких досліджувалися фізико-хімічні властивості халькогенідних стекол в залежності від вмісту металевої компоненти (Ag), ми досліджували оптичні властивості одержаних нами стекол при незмінному процентному вмісту атомів Ag, Ga, Ge, але при заміні атомів S на Se в склоутворюючій матриці сплаву. Дослідження спектрів оптичного поглинання проводили в спектральному діапазоні 400 -1000 нм при кімнатній та азотній температурах (рис. 1, а і б).З рисунка видно, що при збільшенні вмісту атомів Se край фундаментального поглинання світла зміщується в низькоенегетичну ділянку спектра. В області прозорості (в низько енергетичній області) домішкових максимумів не виявлено.Як бачимо з рис. 1, а та б, в області власного поглинання, функціональні залежності α(hν) є експоненційними, тобто описуються правилом Урбаха [7,9]. П...

Mechanism of Photoluminescence in Erbium-Doped Chalcogenide

“…The glassy alloy Ag 0.05 Ga 0.05 Ge 0.95 S 2 is characterized by the largest transparency window [8] among other glasses of the AgGaSe 2 + GeS 2 ⇔ AgGaS 2 + GeSe 2 system. This alloy was doped with an Er 2 S 3 admixture.…”

“…The intensity of the luminescence maximum depends on the content of Se (when sulfur is substituted with selenium, Figure 3b). The dependence is complex and to a large extent is due to the change in the level of luminescence excitation (caused by the shift of the absorption edge with increasing concentration of selenium in the alloy [8]). An important feature of the luminescence spectrum is that the position of the luminescence maximum is close to the center of the band gap (as determined by the position of optical absorption edge [8]).…”

“…The dependence is complex and to a large extent is due to the change in the level of luminescence excitation (caused by the shift of the absorption edge with increasing concentration of selenium in the alloy [8]). An important feature of the luminescence spectrum is that the position of the luminescence maximum is close to the center of the band gap (as determined by the position of optical absorption edge [8]). This is well illustrated by the model of Mott and Davis [9] stating that a band of localized states (several tenths of eV wide) is located in the center of the band gap of chalcogenide glass semiconductors.…”