Оптичні властивості монокристалу AgBiP2Se6

Abstract

Сполука AgBiP2Se6 останнім часом є однією із найбільш досліджуваних серед представників гексахалькогіподифосфатів. Пов’язано це із її чітко вираженою шаруватою структурою, що передбачає можливість одержання моношарів з проявом в них найрізноманітніших квантових ефектів. Разом з тим, ці дослідження головним чином стосуються проведених із перших принципів розрахунків, експериментальні дослідження, як правило, обмежувалися дослідженням структури, встановленням стехіометричного складу. В даній роботі було частково заповнено прогалини щодо вивчення оптичних властивостей AgBiP2Se6. На монокристалічних зразках AgBiP2Se6 було досліджено спектри пропускання в оптичному діапазоні 220 – 1400 нм та Раманівські спектри. За спектрами пропускання графічним методом Тауца визначено ширину забороненої зони, що становить 1.44 еВ. Дане значення добре узгоджується із розрахованим за методикою Пердью-Бурке-Ерзенгорфа (РВЕ) без врахування коефіцієнту Хаббарда (1.384 еВ). Спектр комбінаційного розсіювання кристалу AgBiP2Se6 характеризується п’ятьма чіткими піками близько до 68, 125, 169, 436 та 462 см-1 . Пік при 68 см1 можна приписати коливальній моді катіонних центрів, 125 та 169 см-1 відповідають деформаціям у системах зв’язків Se-P-P та Se-P-Se із зміною відповідних валентних кутів, а 436 та 462 см-1 відповідають зміні довжин зв’язків у аніонній групі (P2Se6).

The AgBiP2Se6 compound has emerged as one of the most studied hexachalcohypodiphosphates in recent years. This is interest is driven by its distinctive layered structure, which implies the possibility of obtaining monolayers and the observation of various of quantum effects. Most studies to date, however, have focused on first-principles calculations, while experimental investigations have primarily been limited to structural analysis and stoichiometric composition determination. This work partially addresses the gap in research by exploring the optical properties of AgBiP2Se6. Transmission spectra within the optical range of 220-1400 nm, as well as Raman spectra, were obtained from single crystalline AgBiP2Se6 samples. The band gap, determined from the transmission spectra using the graphical Tauc method, was found to be 1.44 eV. This value aligns closely with the DFT band-structure calculations using the Perdue-Burke-Erzenhorf (PBE) model without a Hubbard correction parameter (1.384 eV). The Raman spectrum of the AgBiP2Se6 crystal reveals five distinct peaks at approximately 68, 125, 169, 436, and 462 cm-1 . The peak at 68 cm-1 can be attributed to the vibrational mode of the cationic centers; the peaks at 125 and 169 cm-1 can correspond to deformations within the Se-P-P and Se-P-Se bonding systems involving changes in bond angles; and the peaks at 436 and 462 cm-1 reflect bond length changes within the anionic (P2Se6) 4-group.