$HgGa_{2}S_{4}Co^{2+}$ single crystal were grown by the chemical transport reaction(CTR) method. In the optical absorption spectrum of the $HgGa_{2}S_{4}Co^{2+}$ single crystal measured at 298K, three groups of impurity optical absorption peaks consisting of three peaks, respec...
$HgGa_{2}S_{4}Co^{2+}$ single crystal were grown by the chemical transport reaction(CTR) method. In the optical absorption spectrum of the $HgGa_{2}S_{4}Co^{2+}$ single crystal measured at 298K, three groups of impurity optical absorption peaks consisting of three peaks, respectively, were observed at 673nm, 734nm, and 760nm, 1621nm, 1654nm, and 1734nm, and 2544nm, 2650nm, and 2678nm. At 10K, the three peaks(673nm, 734nm, and 760nm) of the first group were split to be twelve peaks. These impurity optical absorption peaks are assigned to be due to the electronic transitions between the split energy levels of $Co^{2+}$ sited in the $S_4$ symmetry point.
$HgGa_{2}S_{4}Co^{2+}$ single crystal were grown by the chemical transport reaction(CTR) method. In the optical absorption spectrum of the $HgGa_{2}S_{4}Co^{2+}$ single crystal measured at 298K, three groups of impurity optical absorption peaks consisting of three peaks, respectively, were observed at 673nm, 734nm, and 760nm, 1621nm, 1654nm, and 1734nm, and 2544nm, 2650nm, and 2678nm. At 10K, the three peaks(673nm, 734nm, and 760nm) of the first group were split to be twelve peaks. These impurity optical absorption peaks are assigned to be due to the electronic transitions between the split energy levels of $Co^{2+}$ sited in the $S_4$ symmetry point.
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제안 방법
spectrophotometer(Hitachi, U-3501)를 사용하여 , 200 ~3200 nm까지 의 입사광 파장 영역과 10~ 300K의 온도영역에서 측정하였다.
깨끗이 세척된 투명석영관(내경 10mm, 두께 2mm)내에 출발 물질로 Ga(6N), S(5N), HgCh(5N), 그리고 HgS(4N)를 칭량하여 넣은 후, ~lStorr의 진공으로 봉입하여 HgGa2S4:Co2+ 단결정 성장용 ampoule을 만들었다. Cobalt 불순물은 C0CI2 형태로 cobalt량이 0.
성장된 HgGa2S4: Co2+ 단결정의 광흡수 특성을 측정하여 cobalt 불순물에 의한 광흡수 피크들을 구하고, 결정장 이론[8]을 도입하여 불순물 광흡수 피크의 근원이 S4 대칭점에 위치한 C°2+(S4)이온의 에너지 준위 사이의 전자전이에 의함을 규명하였다.
화학수송법으로 HgGa2S4: Co2+ 단결정을 성장시켜 cobalt 불순물 에 의한 불순물 광홉수 피크들을 관측하고 결정장 이론을 도입하여 불순물 광흡수 피크의 근원을 규명하였다.
대상 데이터
성장된 HgGa2S4:Co2, 단결정의 조성은 주사선 전자현미경(Hitachi, S-4700)에 부착된 EDXA를 사용하여 측정하여, ±5%이내에서 화학조성 비를 만족하고, cobalt 첨가량이 0.21 mol % 이하인 HgGa2S4:Co2t 단결정을 측정에 사용하였다. HgGa2S4:Co2+ 단결정의 결정구조는 X-ray diffractometer(Rigaku, D/Max-2400)로 회절선을 기록하고 해석하여, defect chalcopyrite 구조를 갖고 있음을 확인하였고, a = 5.
성능/효과
1. HgGa2S4: Co2+ 단결정의 간접 전이형 에너지 띠 간격은 2.71 eV 이며, cobalt 불순물에 의한 광흡수 피크들은 673nm, 734nm, 그러고 760nm 피크 그룹과 1621 nm, 1654nm, 그리고 1734nm 피크 그룹 및 2544nm, 2650nm, 그리고 2698nm 의 피크 그룹 으로 나타났다.
2. 10K의 저온에서는 1차 및 2차 스핀 궤도 결합 효과(2nd-order spin orbit coupling effect)에 673 nm, 734nm, 그리고 760nm의 피크 그룹은 12개의 미세구조로 분리되었다.
3. 이들 cobalt 불순물 광흡수 피크에 결정장 이론을 적용하여 해 석하면, HgGa2S4: Co2+ 단결정 내의 S4 대칭점에 불순물로 첨가한 cobalt가 Co疑이온으로 위치하여, Co2t(S4) 이온이 되고, Co2*(S4) 이온이 결정장의 영향으로 Co2+(S4) 이온의 에너지 준 위가 분리되며, 이들 분리된 에너지 준위 사이의 전자전이에 의해 나타남을 규명하였다.
21 mol % 이하인 HgGa2S4:Co2t 단결정을 측정에 사용하였다. HgGa2S4:Co2+ 단결정의 결정구조는 X-ray diffractometer(Rigaku, D/Max-2400)로 회절선을 기록하고 해석하여, defect chalcopyrite 구조를 갖고 있음을 확인하였고, a = 5.712 A, c = 10.543 A의 격자상수 값을 갖고 있음을 확인하였다. 광흡수 스펙트럼과 불순물 광홉수 스펙트럼은 저온장치 (APD, CSA-202B)를 부착한 UV-VIS-NIR
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