Оптичні властивості монокристалу TlSbP2Se6

Abstract

Науковий інтерес до сполуки TlSbP2Se6 зумовлений рядом факторів. По-перше, дана сполука характеризується конгруентним характером плавлення, що дозволяє отримувати якісні об’ємні монокристали методом спрямованої кристалізації за Бріджменом. По-друге, вона характеризується ацентричною 2 D шаруватою структурою. Попередні дослідження монокристалів TlSbP2Se6 обмежувалися оптимізацією умов вирощування монокристалів, уточненням її кристалічної структури, визначенням її якісного та кількісного складу, визначенням області оптичної прозорості та оцінки фізичних характеристик із застосуванням квантово-хімічних розрахунків. Метою даного дослідження було співставити розрахункові значення ширини забороненої зони TlSbP2Se6 із експериментально визначеними за результатами дослідження краю оптичного поглинання. Плоскопаралельні зразки монокристалічного TlSbP2Se6 сколювались по площині спайності. Визначення ширини забороненої зони за спектрами пропускання здійснювали графічно - методом Таука. Встановлено, що сполука TlSbP2Se6 належить до прямозонних напівпровідників із шириною забороненої зони 1.81 еВ. Найбільш близькими до експериментального значення ширини забороненої зони виявилися значення розраховані за методиками Беке-Джонсона за допомогою модифікованого функціоналу із врахуванням параметра Хаббарда і спін-орбітальної взаємодії (TB-mBJ+U+SO) та без (mBJ).

The scientific interest in TlSbP2Se6 compound is due to a number of factors. Firstly, this compound is characterized by congruent melting behavior, which allows obtaining high-quality bulk single crystals by the method of directional crystallization using the Bridgman technique. Secondly, it is characterized by an acentric 2 D layered structure. Previous studies of TlSbP2Se6 single crystals were limited to optimizing the conditions for growing single crystals, refinig its crystal structure, determining its qualitative and quantitative composition, determining the optical transparency region, and evaluating its physical characteristics using quantum chemical calculations. The purpose of this study was to compare the calculated values of the band gap of TlSbP2Se6 with those experimentally determined by the results of the optical absorption edge study. We prepared plane-parallel samples of single-crystal TlSbP2Se6 along the cleavage plane. The width of the band gap was determined from the transmission spectra using the Tauc method. It was established that the compound TlSbP2Se6 belongs to direct-band semiconductors with a band gap of 1.81 eV. The values calculated by the BeckeJohnson method using the modified functional with the Hubbard parameter and spin-orbit interaction (TB-mBJ+U+SO) and without (mBJ) were the closest to the experimental band gap.