Procese de recombinare radiativă în disulfizii metalelor de tranziţie 2H-WS2 şi 2H-MoS2
|
StatutTeza a fost susţinută pe 15 martie 2006 în CSSşi aprobată de CNAA pe 27 aprilie 2006 Autoreferat – 0.34 Mb / în română – 0.48 Mb / în rusăTezaCZU 621.315.592
|
Adnotare
Teza este consacrată studiului complex a proprietăţilor radiative ale cristalelor disulfizilor metalelor de tranziţie (TX2) cu impurităţi de halogen 2H-WS2:(Br2,I2) şi 2H-MoS2:Cl2. Cristalele TX2 au fost crescute prin metoda reacţiilor chimice de transport în faza gazoasă cu iodul, bromul şi clorul utilizaţi ca gaz transportor. Incorporarea moleculelor de halogeni în cristalele lamelare avea loc pe parcursul procesului de creştere.
Pentru monocristalele obţinute, investigaţiile fotoluminescenţei (FL) au stabilit existenţa a două regiuni spectrale distincte: regiunea excitonică, localizată în vecinătatea benzii interzise indirecte, constând din câteva linii înguste pur excitonice şi repetiţiile lor fononice, şi banda vibronică largă amplasată în regiunea energiilor mai mici. Spectrul de FL al cristalelor naturale de molibdenit (fără molecule de halogeni), constă doar din banda vibronică largă - regiunea excitonică lipseşte.
Pentru fiecare din materialele sintetice investigate au fost identificate cel puţin câte trei linii pur excitonice, amplasate în intervalele de energii 1,32 - 1,34 eV şi 1,17 – 1,19eV pentru 2H-WS2:(Br2, I2) şi 2H-MoS2:Cl2 respectiv. Aceste linii se datorează recombinării excitonilor legaţi pe centrele neutre, formate de moleculele de halogeni (Br2, I2 sau Cl2). Aceste centre formează nivele energetice plasate la aproximativ 0,1eV mai jos de banda de conducţie, manifestând proprietăţi similare centrelor de impurităţi izoelectronice din GaP sau Si, asigurând recombinarea radiativă eficientă. Creşterea temperaturii mostrelor duce la redistribuirea intensităţii liniilor excitonice, iar depăşirea temperaturii de circa 50K duce la o descreştere exponenţială a intensităţi integrale a regiunii excitonice cu o energie de activare de 0,1eV
Maximurile benzilor largi sunt plasate la 0,97eV pentru 2H-WS2 şi 0,95eV pentru 2H-MoS2. Benzile vibronice au fost asociate recombinării purtătorilor fotoexcitaţi prin nivelele profunde, formate de defecte intrinseci ale cristalelor lamelare. Analiza dependenţelor de temperatură a intensităţilor regiunilor excitonice şi a benzilor largi a arătat, că recombinările radiative şi nonradiative prin nivele energetice profunde pot fi tratate ca un canal de şuntare ce duce stingerea termică a luminescenţei excitonice.
A fost trasată diagrama configuraţională pentru centrele radiative adânci, situate la 0,41eV şi 0,27eV sub banda de conducţie pentru 2H-WS2 şi 2H-MoS2 respectiv. Pentru descrierea dependenţelor de temperatură a intensităţilor liniilor spectrale şi a timpurilor specifice de postluminescenţă a fost elaborat un model cinetic, soluţionat pentru condiţiile de echilibru termic. Modelul a permis descrierea redistribuirii intensităţii dintre liniile excitonice în funcţie de temperatură, luându-se în calcul şi existenţa canalului de recombinare nonradiativă. Creşterea atipică odată cu temperatura a timpului specific al postluminescenţei excitonice, observate pentru 2H-WS2:(Br2,I2) la 2-7K a fost explicată prin existenţa unui subnivel energetic cu durata de viaţa mare plasat la 0,3meV deasupra nivelului excitonic inferior.
A fost demonstrat, că proprietăţile luminescente ale cristalelor TX2 sintetice îşi au originea în moleculele de halogeni în mod univoc intercalate în reţeaua cristalelor lamelare datorită coincidenţei dimensiunilor acestor molecule cu dimensiunile spaţiilor libere tetraedrice interlamelare a reţelei cristaline a dicalcogenizilor metalelor de tranziţie.
Referenţi Oficiali
- Nicolae Sîrbu
doctor habilitat, profesor universitar, Universitatea Tehnică a Moldovei - Vitalii Korotkov
doctor
Teze
Acte Normative
