Ukrainian Journal of Physical Optics 
Home page
 
 

Other articles 

in this issue
Temperature studies of Urbach absorption edge in implanted Cu6PS5Br crystals
1Studenyak I.P., 1Izai V.Yu., 1Panko V.V., 2Kúš P., 2Plecenik A.

1Uzhhorod National University, 46 Pidhirna St., 88000 Uzhhorod, Ukraine
2Comenius University, Mlynska Dolina, 84248 Bratislava, Slovakia

download full version

Cu6PS5Br crystals grown with a chemical vapour transport technique are implanted with sulphur ions. Optical absorption edge for the implanted crystals is studied in the temperature range of 77–320 K. Temperature dependences of the optical pseudogap and the Urbach energy are analysed. The parameters of exciton-phonon interaction resulting from the Urbach behaviour of the optical absorption edge are determined. Ordering-disordering processes in Cu6PS5Br crys-tals induced by the ion implantation are studied.

Keywords: superionic conductors, implantation, phase transitions, Urbach absorption edge, structural disorder

PACS: 78.40.Ha; 77.80.Bh
UDC: 535.343.2
Ukr. J. Phys. Opt. 11 175-183 
doi: 10.3116/16091833/11/3/175/2010
Received: 30.06.2010

Анотація. Кристали Cu6PS5Br, вирощені методом газотранспортних реакції і імплантовані іонами сірки. Досліджений край оптичного поглинання імплантованих кристалів в температурному діапазоні 77–320 K. Проаналізовані температурні залежності забороненої зони і енергії Урбаха. На основі урбахівської поведінки краю оптичного поглинання визначені параметри екситон-фоннонної взаємодії. В кристалах  Cu6PS5Br досліджений процес впорядкування - розупорядкування, індукований іонною імплантацією.
REFERENCES
  1. Kuhs W F, Nitsche R and Scheunemann K, 1978. The crystal structure of Cu6PS5Br, a new superionic conductor. Acta Cryst. B. 34: 64–70. doi:10.1107/S0567740878002307
  2. Studenyak I P, Kranjcec M, Kovacs Gy S, Panko V V, Desnica I D, Slivka A G and Guranich P P, 1999. The effect of temperature and pressure on the optical absorption edge in Cu6PS5X (X = Cl, Br, I) crystals. J. Phys. Chem. Solids. 60: 1897–1904. doi:10.1016/S0022-3697(99)00220-6
  3. Beeken R B, Garbe J J and Petersen N R, 2003. Cation mobility in the Cu6PS5X (X=Cl, Br, I) argyrodites. J. Phys. Chem. Solids. 64: 1261–1264. doi:10.1016/S0022-3697(03)00086-6
  4. Haznar A, Pietraszko A and Studenyak I P, 1999. X-ray study of the superionic phase transition in Cu6PS5Br. Solid State Ionics. 119: 31–36. doi:10.1016/S0167-2738(98)00479-2
  5. Fiechter S and Gmelin E, 1985. Thermochemical data of argyrodite-type ionic con-ductors: Cu6PS5Hal (Hal= Cl, Br, I). Thermochimica Acta. 85: 155–158. doi:10.1016/0040-6031(85)85553-2
  6. Samulionis V, Banys J, Vysochanskii Y and Studenyak I, 2006. Investigation of ultra-sonic and acoustoelectric properties of ferroelectric-semiconductor crystals. Ferroelec-trics. 336: 29–38. doi:10.1080/00150190600695255
  7. Girnyk I, Kaynts D, Krupych O, Martunyuk-Lototska I and Vlokh R, 2003. X,T-phase diagram of the Cu6PS5IxBr1-x mixed crystals. Optical, dilatation and ultrasonic velocity studies. Ukr. J. Phys. Opt. 4: 165–179. doi:10.3116/16091833/4/4/165/2003
  8. Studenyak I P, Kranjčec M and Kurik M V, 2006. Urbach rule and disordering proc-esses in Cu6P(S1-xSex)5Br1-yIy superionic conductors. J. Phys. Chem. Solids. 67: 807–817. doi:10.1016/j.jpcs.2005.10.184
  9. Oswald F, 1959. Zur meβgenauigkeit bei der bestimmung der absorptionskonstanten von halble-itern im infraroten spektralbereich. Optik. 16: 527–537.
  10. Urbach F, 1953. The long-wavelength edge of photographic sensitivity and electronic absorption of solids. Phys. Rev. 92: 1324–1326.doi:10.1103/PhysRev.92.1324
  11. Kurik M V, 1971. Urbach rule (Review). Phys. Stat. Sol. (a). 8: 9–30. doi:10.1002/pssa.2210080102
  12. Sumi H and Sumi A, 1987. The Urbach-Martiensen rule revisited. J. Phys. Soc. Japan. 56: 2211–2220.doi:10.1143/JPSJ.56.2211
  13. Sumi H and Toyozawa Y, 1971. Urbach-Martiensen rule and exciton trapped momen-tarily by lattice vibrations. J. Phys. Soc. Japan. 31: 342–357.doi:10.1143/JPSJ.31.342
  14. Dow J D and Redfield D, 1972. Toward a unified theory of Urbach’s rule and expo-nential absorption edge. Phys. Rev. B. 5: 594–610. doi:10.1103/PhysRevB.5.594
  15. Samuel L, Brada Y, Burger A and Roth M, 1987. Urbach rule in mixed single crystals of ZnxCd1-xSe. Phys. Rev. B. 36: 1168–1173. doi:10.1103/PhysRevB.36.1168
  16. Beaudoin M, DeVries A J G, Johnson S R, Laman H and Tiedje T, 1997. Optical ab-sorption edge of semi-insulating GaAs and InP at high temperatures. Appl. Phys. Lett. 70: 3540–3542. doi:10.1063/1.119226
  17. Yang Z, Homewood K P, Finney M S, Harry M A and Reeson K J, 1995. Optical ab-sorption study of ion beam synthesised polycrystalline semiconducting FeSi2. J. Appl. Phys. 78: 1958–1963.   doi:10.1063/1.360167
  18. Cody G D, Tiedje T, Abeles B, Brooks B and Goldstein Y, 1981. Disorder and the optical-absorption edge of hydrogenated amorphus silicon. Phys. Rev. Lett. 47: 1480–1483. doi:10.1103/PhysRevLett.47.1480
(c) Ukrainian Journal of Physical Optics