İkili (InSe, InSe;Er, GaSe,GaSe;Gd) ve üçlü (TIGaSe2;Gd) tek kristallerin büyütülmesi soğurma ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi

Abstract

ÖZET Bridgman/Stocberger ve direkt donma metoduna benzer. bir metodla InSe, GaSetGd, TlGaSe2 ve TlGaSe2:Gd tek kristalleri büyütüldü. 10-320 K sıcaklık aralığında yapılan soğurma ölçümlerinden yasak enerji aralığı, eksiton, fonon ve bağlanma enerjileri hesap edildi. p-TlGaSe2, p-TlGaSe2:Gd tek kristallerinin direkt yasak enerji aralıkları 300 K'de sırasıyla 2.220 eV, 2.180 eV, indirekt yasak enerjisi 2.130 eV, 2.160 eV olup, fonon enerjileri 80 meV, 85 meV olarak bulundu. p-GaSe, p-GaSe:Gd, n-InSe ve n-InSe:Er kristallerinin direkt yasak enerjileri 300 K'de sırasıyla 2.008 eV, 2.035 eV, 1.215 eV, 1250 eV bağlanma enerjileri p-GaSe-de 22.6 meV n-InSe ve n-InSe:Er'de 20.5 meV, 21.0 meV olup eksiton enerjileri n=l için (10 K) 2.098 eV, 2.115 eV, 1.336 eV, 1.315 eV n=2 için p-GaSe'de 2.114 eV n-lhSe, n-InSe:Er'de 1.349 eV, 1.333 eV olarak elde edildi. n-InSe5 n-hıSe:Er, p-GaSe ve p-GaSe:Gd'un 10-340 K (n-InSe, n-InSe:Er), 90-320 K ve 60-320 K sıcaklık aralıklannda magnetoristans ve Hail olayı ölçümleri yapıldı. Elektriksel iletkenlik, Hail mobilitesi, magnetorezistans katsayısı ve taşıyıcı konsantrasyonu elde edildi. Ölçümler sonucunda n-InSe ve n-InSe:Er'da sırasıyla T>160 K ve T>140 K'de enine, T>160 K ve T>100 K'de boyuna magnetorezistans etkisinin olmadığı, enine ve boyuna magnetorezistans katsayılarının p-GaSe ve p-GaSe:Gd'de sıcaklıkla azaldığı gözlendi. n-InSe'de taşıyıcı konsantrasyonu 40 K'ne kadar arttığı 40-100 K aralığında azaldığı ve 100 K'nin üzerinde tekrar arttığı gözlenmesine rağmen, n-InSe:Er taşıyıcı konsantrasyonunun 300 K'ne kadar arttığı belirlendi. p-GaSe:Gd*de taşıyıcı konsantrasyonun 100 K'e kadar arttığı, 100-140 K aralığında azaldığı ve 140-280 K aralığında artma 280-320 K aralığında azalmasına rağmen, p-GaSe numunesinin taşıyıcı konsantrasyonunun 320 K'e kadar arttığı gözlendi. Kirlilik enerji seviyeleri n-InSe ve n-InSe:Er numuneleri için Ec=21 meV, Ec-122 meV ve Ec-324 meV p-GaSe için Ec-216 meV, Ey+322 meV, Ey+573 meV, p-GaSe:Gd için Ec-224 meV, Ey+330 meV ve Ec-592 meV olarak hesap edildi. n-InSe ve n-InSe:Er'nin Hail mobiHtelerinin sıcaklığa bağlı değişiminden sırasıyla HHaT-^« (80 <T< 340), uH a T-l-68 (180<T<320), p-GaSe ve p-GaSe:Gd'de ise nH a T`209 (80 <T< 320), uH a T-l-6§ (180<T<320) olarak bulundu. Yüksek sıcaklıklarda elektriksel iletkenlik n-InSe, n-InSe:Efde azalma, p-GaSe ve p-GaSe:Gd'de artma gözlendi.

SUMMARY InSe, GaSe:Gd, TlGaSe2 and TlGaS^Gd single crystals were grown by Bridgman/Stockberger method and a method which is similar to direct freezing method. Direct and indirect forbidden energy gaps, exciton, phonon and bonding energies calculated in the temperature range 1 0-320 K. Direct gap of the p-TlGaSe^ and p-TlGaSe2:Gd single crystals` are 2220 eV, 2.180 eV, the indirect gap and the phonon energies of these crystals are 2.130 eV, 2.160 eV, 80 meV and 85 meV at 300 K respectively. The direct forbidden energies of p-GaSe, p-GaSe:Gd, n-InSe and n-InSe:Er crystals are 2.008 eV, 2.035 eV, 1215 eV and 1250 eV, bonding energy is 22.6 meV in p-GaSe, it is 20.5 meV both n-InSe and n-InSe:Er and it is 21.0 meV in p-GaSe:Gd. Morever exciton energies are 2.098 eV,, 2.115 eV, 1.336 eV and 1.315 eV for n=l (10 K) respectively and n=2 (10 K) 2.114 eV in p-GaSe, 1.349 eV and 1333 eV in n-InSe and n-InSe:Er. The magnetoresistance and Hall effect measurements were carried out in n-InSe, n-InSe:Er, p-GaSe and p-GaSe:Gd samples in the temperature range 10-340 K for n-InSe, n-mSe:Er, 90-320 K and 60-320 K respectively. Electrical conductivity, Hall mobility, transverse and longitudinal magnetoresistance coefficients and carrier concentration were obtained for these samples. The results exhibited that a null transverse and longitudinal magnetoresistance effect in n-InSe and n-InSe:Er samples at temperature range T>160 K T>140 K and T>160 K and T>100 K respectively, and the transverse and longitudinal magnetoresistance coefficient for p-GaSe and p-GaSe:Gd samples decreased with increasing temperature. Although carrier concentration increased up to 40 K, then decreased in the temperature range 40-1 00 K and increased for T>100 K, in the n-InSe sample. Carrier concentration increased up to 300 K in the n-InSe:Er sample. Although carrier concentration increased up to 100 K, For p-GaSe:Gd sample, then decreased in the temperature range 100-140 K, increased in the temperature range 140-280 K and then decreased in the temperature range 280-320 K. Carrier concentration increased up to 320 K in the p-GaSe:Gd sample. Impurity energy levels were calculated for n-InSe and n-InSe:Er samples as Ec-21 meV, Ec-122 meV and Ec-324 meV, for p-GaSe sample as Ec-216 meV, Ey+322 meV and Ev+573 meV and for p-GaSe:Gd sample as Ec-224 meV, Ev+330 meV. and Ec-592 meV respectively. The temperature dependence of the Hall mobilities, in n-InSe and n-InSe:Er samples found as u.HaT-186 (80<T<340) and uhoiT-1-68 (180<T<320)and however in p-GaSe and p-GaSe:Gd samples found as nH a T-209 (i80 <T <320) and p.H a T-i-« (180<T<320) respectively. The electrical conductivity decreased for n-InSe and n-InSe:Er and increased for p-GaSe and p-GaSe:Gd in high temperatures.