7

Ukrainian Journal of Physical Optics 
Home page
 
 

Other articles 

in this issue
Interrelations between structural and optical properties of 
(Cu1–хAgx)7GeS5I mixed crystals

1Studenyak I. P., 1Izai V. Yu., 1Studenyak V. I., 1Pogodin A. I.,1Filep M. Y., 
1Kokhan O.P., 2Grančič B. and 2Kúš P.

1Uzhhorod National University, Uzhhorod, Ukraine, studenyak@dr.com 
2Comenius University, Bratislava, Slovakia
 

Download this article

Abstract. (Cu1–хAgх)7GeS5I mixed crystals grown with a vertical-zone crystallization technique are described by the cubic structure F43m. We analyze compositional dependences of their lattice parameter and crystal density. Diffuse-reflection spectra for the powders of (Cu1–хAgх)7GeS5I are measured at the room temperature. Refractive indices and extinction coefficients are obtained from spectral ellipsometry measurements. When Ag content increases, we observe a nonlinear decrease in the pseudogap and a nonlinear increase in the refractive index, with a maximum. Interrelations between the structural and optical properties of (Cu1–хAgх)7GeS5I are discussed.

Keywords: mixed crystals, X-ray diffraction, spectral ellipsometry, diffuse reflection, energy pseudogap

PACS: 78.40.Ha; 77.80.Bh 
UDC: 531.7 
Ukr. J. Phys. Opt. 19: 237-243
doi: 10.3116/16091833/19/4/237/2018
Received: 24.10.2018 

Анотація. Змішані кристали (Cu1–хAgх)7GeS5I, вирощені за методом вертикальної зонної кристалізації, описуються кубічною структурою F43m . У цій праці проаналізовано концентраційні залежності їхніх параметра ґратки та густини. Вивчено спектри дифузного відбивання для порошків (Cu1–хAgх)7GeS5I за кімнатної температури. Показники заломлення та коефіцієнти екстинкції одержано з даних спектральної еліпсометрії. Зі зростанням вмісту Ag спостерігаємо нелінійне зменшення псевдощілини та нелінійне зростання показника заломлення, із наявністю максимуму. Обговорено взаємозв’язки структурних та оптичних властивостей (Cu1–хAgх)7GeS5I.
REFERENCES
  1. Nagel A and Range K-J, 1979. Die Kristallstruktur von Ag7GeS5I. Z. Naturforsch. 34b: 360-362. doi: 10.1515/znb-1979-0246
  2. Nilges T and Pfitzner A, 2005. A structural differentiation of quaternary copper argirodites: Structure – property relations of high temperature ion conductors. Z. Kristallogr. 220: 281-294. doi:10.1524/zkri.220.2.281.59142
  3. Studenyak I P, Kranjčec M, Kovacs Gy Sh, Desnica-Frankovic I D, Molnar A A, Panko V V and Slivka V Yu, 2002. Electrical and optical absoprtion studies of Cu7GeS5I fast-ion conductor. J. Phys. Chem. Solids 63; 267-271. doi:10.1016/S0022-3697(01)00139-1
  4. Laqibi M, Cros B, Peytavin S and Ribes M, 1987. New silver superionic conductors Ag7XY5Z (X = Si, Ge, Sn; Y = S, Se; Z = Cl, Br, I) – synthesis and electrical properties. Solid State Ionics 23: 21-26. doi:10.1016/0167-2738(87)90077-4
  5. Studenyak I P, Kokhan O P, Kranjčec M, Hrechyn M I and Panko V V, 2007. Crystal growth and phase interaction studies in Cu7GeS5I–Cu7SiS5I superionic system. J. Cryst. Growth 306: 326-329. doi:10.1016/j.jcrysgro.2007.05.029
  6. Studenyak I P, Kranjcec M, Bilanchuk V V, Kokhan O P, Orliukas A F, Kezionis A, Kazakevicius E and Salkus T, 2010. Temperature and compositional behaviour of electrical conductivity and optical absorption edge in Cu7Ge(S1–хSex)5I mixed superionic crystals. Solid State Ionics 181: 1596-1600. doi:10.1016/j.ssi.2010.09.021 
  7. Louer D, Boultif A, 2007. Powder pattern indexing and the dichotomy algorithm. Zeitschrift für Kristallographie. Suppl. 26: pp.191-196 doi:10.1524/9783486992540-030
  8. Rietveld H M, 1969. A Profile Refinement Method for Nuclear and Magnetic Structures. J. Appl. Crystallogr. 2: 65-71. doi:10.1107/S0021889869006558
  9. McCusker L B, Von Dreele R B, Cox D E , Louër D and Scardi P, 1999. Rietveld refinement guidelines. J. Appl. Crystallogr. 32: 36-50. doi:10.1107/S0021889898009856
  10. Altomare A, Cuocci C, Giacovazzo C, Moliterni A, Rizzi R, Corriero N and Falcicchio A, 2013. EXPO2013: a kit of tools for phasing crystal structures from powder data. J. Appl. Crystallogr. 46: 1231-1235. doi: 10.1107/S0021889813013113
  11. Kranjčec M, Studenyak I P, Bilanchuk V V, Dyordyaj V S and Panko V V, 2004. Compositional behaviour of Urbach absorption edge and exciton-phonon interaction parameters in Cu6PS5I1–хBrx superionic mixed crystals. J. Phys. Chem. Solids 65: 1015-1020. doi:10.1016/j.jpcs.2003.10.061
  12. Studenyak I P, Kranjčec M and Kurik M V, 2006. Urbach rule and disordering processes in Cu6P(S1–хSex)5Br1-yIy superionic conductors. J. Phys. Chem. Solids 67: 807-817. doi:10.1016/j.jpcs.2005.10.184
  13. Tinoco T, Quintero M and Rinkon C, 1991. Variation of the energy gap with composition in AIBIIIC2VI chalcopyrite-structure alloys. Phys. Rev. B 44: 1613-1615. doi:10.1103/PhysRevB.44.1613 
  14. Zunger A and Jaffe E, 1983. Structural origin of optical bowing in semiconductors alloys. Phys. Rev. Lett. 51: 662-665. doi:10.1103/PhysRevLett.51.662
  15. Jaffe E and Zunger A, 1984. Theory of the band-gap anomaly in ABC2 chalcopyrite semiconductors, Phys. Rev. B 29: 1882-1906. doi:10.1103/PhysRevB.29.1882
  16. Studenyak I P, Kranjčec M, Kovacs Gy S, Desnica-Frankovic I D, Panko V V and Slivka V Yu, 2001. The excitonic processes and Urbach rule in Cu6P(S1–хSex)5I crystals in the sulfur-rich region. Mat. Res. Bull. 36: 123-135. doi:10.1016/S0025-5408(01)00508-6
  17. Studenyak I P, Buchuk R Yu, Stephanovich V O, Kökényesi S and Kis-Varga M, 2007. Luminescent properties of Cu6PS5I nanosized superionic conductors. Radiation Measurements 42: 788-791. doi:10.1016/j.radmeas.2007.02.016
(c) Ukrainian Journal of Physical Optics