Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hiệu ứng quang do laser gây ra trong các màng mỏng không tinh thể Ge30Se70 được dop bằng Bi
Tóm tắt
Bài báo báo cáo các hiệu ứng do ánh sáng gây ra lên các thuộc tính quang học và cấu trúc của các màng mỏng Ge30Se70−xBix (x = 5, 10) khi được chiếu sáng bằng ánh sáng laser xanh 532 nm. Vật liệu thể hiện tính chất tẩy màu quang khi tiếp xúc với ánh sáng laser trong thời gian dài. Tính chất vô định hình vẫn được duy trì sau khi chiếu xạ laser được phát hiện thông qua nhiễu xạ tia X. Thành phần hóa học của màng mỏng được lắng đọng đã được kiểm tra bằng phân tích tia X phân tán năng lượng. Nghiên cứu bằng kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường cho thấy hình thái bề mặt bị ảnh hưởng bởi sự chiếu xạ của laser. Các quang phổ truyền tải được thu thập từ quang phổ UV–Vis-NIR cho thấy các màng thể hiện quá trình chuyển tiếp gián tiếp được cho phép. Các tham số quang học khác đã được tính toán từ các quang phổ truyền tải. Các thuộc tính quang học tuyến tính bị ảnh hưởng bởi các hiện tượng gây ra bởi laser. Hiện tượng tẩy màu quang được giải thích dựa trên sự phá vỡ liên kết đồng cực và hình thành các liên kết dị cực với năng lượng photon. Các quang phổ Raman cung cấp bằng chứng về sự thay đổi cấu trúc do ánh sáng trong các màng.
Từ khóa
#Ge30Se70 #Bi-doped #màng mỏng vô định hình #quang tẩy màu #chiếu xạ laser #quang phổ RamanTài liệu tham khảo
D. Biegelsen, R.A. Street, Photo induced defects in chalcogenide glasses. Phys. Rev. Lett. 44, 803–806 (1980)
V. Sousa, Chalcogenide materials and their application to Non-Volatile Memories. Microelectron. Eng. 88, 807–813 (2011)
P. Nemec, M. Frumar, B. Frumarova, M. Jelinek, J. Lancok, J. Jedelsky, Pulsed laser deposition of pure and praseodymium-doped Ge–Ga–Se amorphous chalcogenide films. Opt. Mater. 15, 191 (2000)
A. Darwish, M. Rashad, A. Bekheet, M. El-Nahass, Linear and nonlinear optical properties of GeSe2−xSnx (0 ≤ x ≤ 0.8) thin films for optoelectronic application. J. Alloys Compd. 709, 640–645 (2017)
P. Noe, C. Vallee, F. Hippert, F. Fillot, J. Raty, Phase-change materials for non-volatile memory devices: from technological challenges to materials science issues. Semicond. Sci. Technol. 33(013002), 1–33 (2018)
A. Stronski, L. Revutsk, A. Meshalkin, O. Paiuk, E. Achimova, A. Korchovyi, K. Shportko, O. Gudymenko, A. Prisacar, A. Gubanova, G. Triduh, Structural properties of Ag–As–S chalcogenide glasses in phase separation region and their application in holographic grating recording. Opt. Mater. 94, 393–397 (2019)
R. Bohdan, S. Molnar, I. Csarnovics, M. Veres, A. Csik, S. Kokenyesi, Optical recording of surface relief on amorphous selenium. J. Non-Cryst. Solids 408, 57–61 (2015)
Z. Pan, I. Sero, Q. Shen, H. Zhang, Y. Li, K. Zhao, J. Wang, X. Zhong, J. Bisquert, High efficiency green quantum dot solar cells. J. Am. Chem. Soc. 136(25), 9203–9210 (2014)
N. Afify, Structural relaxation of GeSe2 chalcogenide glass studied with use of the radial distribution function. Phys. Rev. B 48, 304–309 (1993)
A. Velmuzhov, M. Sukhanov, N. Zernova, V. Shiryaev, T. Kotereva, L. Ketkova, I. Evdokimov, A. Kurganova, Preparation of Ge20Se80 glasses with low hydrogen and oxygen impurities content for middle IR fiber optics. J. Non-Cryst. Solids 521, 119505 (2019)
S. Dai, F. Chen, Y. Xu, Z. Xu, X. Shen, T. Xu, R. Wang, W. Ji, Mid-infrared optical nonlinearities of chalcogenide glasses in Ge-Sb-Se ternary system. Opt. Express 23, 1300–1307 (2015)
M. Hafiz, A. Othman, M. El-Nahass, A. Al-Motasem, Composition and thermal-induced effects on the optical constants of Ge20Se80−xBix thin films. Phys. B 390, 348–355 (2007)
A. Aparimita, M. Behera, C. Sripan, R. Ganesan, S. Jena, R. Naik, Effect of Bi addition on the optical properties of Ge30Se70−xBix thin films. J. Alloys Compd. 739, 997–1004 (2018)
S. Khan, A. Ghamdi, Influence of laser-irradiation on the optical constants Se75S25−xCdx thin films. Mater. Lett. 63, 1740–1742 (2009)
G.A.M. Amin, γ-Irradiation effects on the optical properties of amorphous Ge10As30Se60 thin films. Nucl. Inst. Methods Phys. Res. Sect. B 267, 3333–3336 (2009)
R. Panda, M. Panda, H. Rath, B.N. Dash, K. Asokan, U.P. Singh, R. Naik, N.C. Mishra, Structural and morphological modifications of AgInSe2 and Ag2Se composite thin films on 140 MeV Ni ion irradiation. Appl. Surf. Sci. 479, 997–1005 (2019)
R. Naik, R. Ganesan, K.S. Sangunni, Photo and thermal induced effects on (As2S3)0.85Sb0.15 amorphous thin films. J. Non-Cryst. Solids 357, 2344–2348 (2011)
A. Kumar, N. Mehta, Tuning of dielectric properties in Se78Te20Sn2 glass using UV–Vis-IR lasers. Opt. Mater. 95(109198), 1–12 (2019)
A. Owen, A. Firth, P. Ewen, Photo-induced structural and physicochemical changes in amorphous chalcogenide semiconductors. Philos. Mag. B 52, 347–362 (1985)
M. Popescu, Photo-induced transformations in glass. Semicond. Semimet. 78, 181–213 (2004)
A. Seddon, Chalcogenide glasses: a review of their preparation, properties and applications. J. Non-Cryst. Solids 184, 44–50 (1995)
L. Lin, G. Wang, X. Shen, S. Dai, T. Xu, Q. Nie, Photo-induced structural changes in Ge–Sb–Se films. Philos. Mag. 81, 59–63 (2017)
P. Pradhan, R. Naik, N. Das, A.K. Panda, bandgap tuning in As40Se53Sb07 thin films by 532 nm laser irradiation: an optical investigation by spectroscopic techniques. Opt. Mater. 75, 699–709 (2018)
M. El-Nahass, M. Ali, I. Zedan, Photo-induced changes in the linear and non-linear optical properties of Ge10In10Se80 thin films. J. Non-Cryst. Solids 404, 78–83 (2014)
S. Zhang, Y. Chen, R. Wang, X. Shen, S. Dai, Observation of photo bleaching in Ge-deficient Ge16.8Se83.2 chalcogenide thin film with prolonged irradiation. Sci. Rep. 7, 14585 (2017)
A. Ganjoo, K. Shimakawa, K. Kitano, E.A. Davis, J Non-Cryst. Solids 299–302, 917–923 (2002)
A. Zakery, S. Elliott, Optical properties and applications of chalcogenide glasses: a review. J. Non-Cryst. Solids 330, 1–12 (2003)
S. Tripathi, S. Gupta, F. Mustafa, N. Goyal, G. Saini, Laser induced changes on a-Ga50Se50 thin films. J. Phys. D Appl. Phys. 42(185404), 1–7 (2009)
A. Ganjoo, K. Shimakawa, H. Kamiya, E.A. Davis, J. Singh, Percolative growth of photodarkening in amorphous As2S3 films. Phys. Rev. B 62(22), R14601 (2000)
M. Behera, S. Behera, R. Naik, Optical band gap tuning by laser induced Bi diffusion into As2Se3 film probed by spectroscopic technique. RSC Adv. 7, 18428–18437 (2017)
A. Ganjoo, H. Jain, Millisecond kinetics of photo induced changes in the optical parameters of a-As2S3 films. Phys. Rev. B Condens. Matter. Phys. 74(2006), 024201 (2006)
A. Aparimita, C. Sripan, R. Ganesan, S. Jena, R. Naik, Influence of thermal annealing on optical and structural properties change in Bi-doped Ge30Se70 thin films. Phase Transit. 91, 872–886 (2018)
A. Aparimita, C. Sripan, R. Ganesan, R. Naik, Annealing induced transformations in structural and optical properties of Ge30Se70−xBix thin films. Phase Transit. 92(8), 683–698 (2019)
M. Claro, I. Levy, A. Gangopadhyay, D. Smith, M. Tamargo, Self-assembled Bismuth Selenide (Bi2Se3) quantum dots grown by molecular beam epitaxy. Sci. Rep. 9, 3370 (2019)
Y. Liu, L. Cao, J. Zhong, J. Yu, J. He, Z. Liu, Synthesis of bismuth selenide nanoplates by solvothermal methods and its stacking optical properties. J. Appl. Phys. 125(035302), 1–7 (2019)
A. Shongalova, M.R. Correia, B. Vermang, J.M.V. Cunha, P.M.P. Salomé, P.A. Fernandes, On the identification of Sb2Se3 using Raman scattering. MRS Commun. 8, 865–870 (2018)
R. Ananth Kumar, P. Chithra Lekha, B. Sundarakannan, D. Padiyan, Influence of thickness on the optical properties of amorphous GeSe2 thin films: analysis using Raman spectra, Urbach energy and Tauc parameter. Philos. Mag. 92, 1422–1434 (2012)
E.R. Shaaban, Y.A.M. Ismail, H.S. Hassan, Compositional dependence of optical properties of amorphous Se80−xTe20Bix thin films using transmittance and reflectance measurement. J. Non-Cryst. Solids 376, 61–67 (2013)
J.I. Pankove, Optical Processes in Semiconductors (Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1971)
J. Tauc, Amorphous and Liquid Semiconductors (Plenum Press, NewYork, 1979)
A. Zanatta, I. Chambouleyron, Absorption edge, band tails, and disorder of amorphous semiconductors. Phys. Rev. B 53, 3833–3836 (1996)
N.F. Mott, E.A. Davis, Electronics Processes in Non-crystalline Materials (Clarendon, Oxford, 1979), p. 428
A. El-Denglawey, M. Dongol, M. El-Nahass, Photo induced absorption edge shift of As20Se60Tl20 films. J. Lumin. 130, 801–804 (2010)
Q. Yan, H. Jain, J. Ren, D. Zhao, G. Chen, Effect of Photo-Oxidation on Photobleaching of GeSe2 and Ge2Se3 Films. J. Phys. Chem. C 115, 21390–21395 (2011)
R. Naik, S. Jena, R. Ganesan, N.K. Sahoo, Effect of laser irradiation on optical properties of Ge12Sb25Se63 amorphous chalcogenide thin films. Ind. J. Phys. 89(10), 1031–1040 (2015)
L. Tichy, H. Ticha, K. Handlir, K. Jurek, Photo induced and thermally induced bleaching of amorphous Ge-S films. Philos. Mag. Lett. 58, 233–237 (1988)
I. Csarnovics, M. Latif, T. Nichol, W. Kuang, M. Mitkova, M. Veres, S. Kokenyesi, Dual effects of photo-darkening and photo-bleaching in Ge–Se films. J. Mater. Sci. Eng. A 5(1–2), 78–86 (2015)
W.-H. Wei, S. Xiang, S.-W. Xu, L. Fang, R.P. Wang, Structural investigation on GexSb10Se90−x glasses using X-ray photoelectron spectra. J. Appl. Phys. 115, 183506 (2014)
F. Urbach, The long-wavelength edge of photographic sensitivity and of the electronic absorption of solids. Phys. Rev. 92, 1324 (1953)
R.C. Rai, Analysis of the Urbach tails in absorption spectra of undoped ZnO thin films. J. Appl. Phys. 113, 153508 (2013)