TıbiSz Tek kristalinin büyütülmesi ve karakterizasyonu

Abstract

ÖZET Ti&cşn (B = Bi Sb, C = S, Se, Te), üç elementli yarıiletken bileşik ailesi PbS, PbSe ve PbTe bileşikleri ile benzer elektron yapısına sahiptir. Bu ailenin fiziksel ve yapısal özelliklerinin incelenmesi yaklaşık kırk yıldır sürmektedir. Bu araştırma özellikle T1BİS2 bileşiği üzerinde odaklanmıştır. T1BİS2 bileşiği yukarıda tanımlanan kristal ailesinin bir üyesidir. Aynı zamanda periyodik cetvelde Talyumun Kurşun'dan önce ve Bizmut'un Kurşun'dan sonra gelmesi nedeniyle Kurşun sulfur (PbS) ile benzer elektron yapısına sahiptir. Bu çalışmada T7BiS2 bileşiğinin külçe (bulk) özellikleri incelenmiştir. TTBiS2 tek kristali modifiye edilmiş Bridgman-Stockbarger metodu ile stoikometrik eriyikten başlangıç elementferinin doğrudan reaksiyonları ile büyütülebilir. X-ışınlan toz difraksiyon çalışmaları XlBiS2`nin [111] doğrultusunda hafifçe bozulmuş kübik kristale çok yakın rombohedral bir yapıya sahip olduğunu göstermiştir. Büyütülen tabakasal yapıya sahip T1BİS2 büeşMerinin hepsinden elektrik ve optik ölçümler için örnekler hazırlanmıştır. Elde edilen her tek kristalden üç örnek alınmıştır. Bunlardan biri tabakalara paralel elektriksel öziletkenlik ölçümleri, diğeri tabakalara dik elektriksel öziletkenlik ölçümleri ve üçüncüsü ise optik ölçümler için düşünülmüştür. 10 ila 350 K arasındaki bölgede elektriksel özüetkenliğin ve anizotropinin sıcaklığa bağlılığı çalışılmıştır. Enfraruj (İR) yansıma spektrumundan taşıyıcı konsantrasyonuna bağlı olarak elektron etkin kütlesi hesaplanmıştır. Enfraruj (İR) yansıma ölçümleri bir spektrofotometre (Bruker FS113V) yardımıyla 400 - 5500 cm-'1 spektral bölgede oda sıcaklığında kaydedilmiştir.

ABSTRACT Semiconductive ternary compounds of type TVBFCJ'*1 (B = Bi, Sb, C = S, Se, or Te) are isoelectron analogous of PbS. PbSe, and PbTe compounds. The investigation concerning the structural and physical properties of this family span nearly 40 years. In particular this research focuses on nBiS2, the compound of TTBiS^ belongs to the family that described above. It is also an isoelectronic analogue of PbS as Tl precedes an Bi follows Pb in the periodic table. In this work, we worked on TIBiS;, bulk materials. The single crystals of TTBiS2 were grown by the modified Bridgman-Stockbarger method from the stoichiometric melt prepared by direct reaction of the starting elements. Preliminary x-ray powder diffraction studies was found that TTBiS2 has a rhombohedrally distorted cubic lattice. Samples of each of the grown layered TTBiS2 compounds were prepared for electrical measurements and optical measurements. From each crystal we prepared three samples, one of them for electrical conductivity measurements parallel to the layers, the other one for electrical conductivity measurements perpendicular to the layers, and the third one for optical measurements. The temperature dependence of the electrical conductivity and anisotropy were studied in the temperature range 10 -350 K. From the reflectivity spectra in IR the electron effective mass dependence on carrier concentration was calculated. The IR reflectivity measurements were performed on a Bruker FS113V spectrophotometer in the spectral region 400-5500 cm-1. The reflection spectra were recorded at room temperature. VI