ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОНОКРИСТАЛЛОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ Cu2ZnSnS4 И Cu2ZnSnSe4

The dielectric permittivity and electrical conductivity of Cu2ZnSnS4 and Cu2ZnSnSe4 single crystals are investigated in the temperature range 100–300 K at the measuring field frequencies of 103–106 Hz. The values of the majority charge carriers generalized activation energy in these crystals are determined. It is shown, that the absolute values of the studied characteristics increases with the temperature. The dielectric properties dispersion of the studied single crystals is revealed: with the frequency growth the dielectric constant values decreases, and the electrical conductivity increases. It was found that the dielectric constant and conductivity of Cu2ZnSnSe4 single crystals more than Cu2ZnSnS4.Проведены исследования диэлектрической проницаемости и удельной электропроводности монокристаллов Cu2ZnSnS4 и Cu2ZnSnSe4 в интервале температур 100-300 К на частотах измерительного поля 103-106 Гц. Определены значения обобщенной энергии активации основных носителей заряда в этих кристаллах. Показано, что абсолютные значения изученных характеристик возрастают при увеличении температуры. Выявлена дисперсия диэлектрических свойств исследованных монокристаллов: с ростом частоты значения диэлектрической проницаемости уменьшаются, а удельной электропроводности - увеличиваются. Обнаружено, что диэлектрическая проницаемость и проводимость у монокристаллов Cu2ZnSnSe4 больше, чем у Cu2ZnSnS4

ИЗМЕНЕНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МОНОКРИСТАЛЛОВ Cu2ZnSnS4 ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЭЛЕКТРОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ

The quaternary compound Cu2ZnSnS4 was synthesized by the one-temperature method from the elementary components. Single crystals of Cu2ZnSnS4 were grown by chemical gas-transmission. Samples were prepared in the form of plane singlecrystal plates with a size of more than 2×5×0.5 mm. The electrical conductivity and dielectric properties of Cu2ZnSnS4 single crystals are investigated in the temperature range 100–300 K at the measuring field frequencies of 103–106 Hz. Non-irradiated samples and those irradiated by electrons with an energy of 4 MeV and doses of 1015 and 1016 cm-2are studied. It is shown that the absolute values of the studied characteristics increase with temperature. The curves σ = f(T) have the areas with different slopes, which indicates the presence of several types of conduction in the investigated semiconductors. The dispersion of the dielectric properties of the studied single crystals is revealed: as the frequency is increased, dielectric constant values decrease and, as electrical conductivity is increased, these values grow. Increasing the radiation decreases dielectric permittivity and causes a significant growth of electrical conductivity in the entire investigated temperature range.В интервале температур 100–300 К на частотах измерительного поля 103–106 Гц проведены исследования электропроводности и диэлектрической проницаемости монокристаллов Cu2ZnSnS4, как необлученных, так и облученных электронами c энергией 4 МэВ дозами 1015 и 1016 см–2. Показано, что абсолютные значения изученных характеристик возрастают при увеличении температуры. На кривых σ = f(T) обнаружены участки с разным наклоном, что свидетельствует о наличии нескольких типов проводимости в исследованных полупроводниках. Выявлена дисперсия диэлектрических свойств исследованных монокристаллов: с ростом частоты значения диэлектрической проницаемости уменьшаются, а удельной электропроводности – увеличиваются. Обнаружено существенное влияние облучения электронами на электропроводность и диэлектрическую проницаемость исследованных монокристаллов.Увеличение дозы облучения приводит к уменьшению диэлектрической проницаемости и значительному возрастанию электропроводности во всей исследованной области температур

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОНОКРИСТАЛЛОВ TlGaS2, ДОПИРОВАННЫХ Со и Yb

Electrical conductivity and dielectric properties of TlGaS2, TlGa0,999Yb0,001S2 and TlGa0,99 Co0,01S2  single crystals are investigated in the temperature range 150–320 K at the measuring field frequencies of 103 –106 Hz. The values of generalized activation energy of charge carriers in these crystals are determined. It is shown that the absolute values of the characteristics studied increase with temperature. The temperature dependences of the dielectric constant of these crystals have revealed the anomalies in the form of wide peaks, indicating the presence of their structural changes at temperatures ~ 170–250 K. The dispersion of the dielectric properties of the single crystals under study is seen: with a frequency growth the dielectric constant values decrease, and electrical conductivity values increase. It is found that the cobalt and ytterbium doping of TlGaS2 crystals decrease permittivity values and increase electrical conductivity values.Проведены исследования электропроводности и диэлектрических характеристик монокристаллов TlGaS2, TlGa0,999Yb0,001S2 и TlGa0,99 Co0,01S2 в интервале температур 150–320 К на частотах измерительного поля 103 –106 Гц. Определены значения обобщенной энергии активации основных носителей заряда в этих кристаллах. Показано, что абсолютные значения изученных характеристик возрастают при увеличении температуры. На кривых температурной зависимости диэлектрической проницаемости исследуемых кристаллов обнаружены аномалии в виде широких максимумов, свидетельствующие о наличии структурных превращений в них в области температур ~ 170–250 К. Выявлена дисперсия диэлектрических свойств исследованных монокристаллов: с ростом частоты значения диэлектрической проницаемости уменьшаются, а удельной электропроводности – увеличиваются. Показано, что легирование кристаллов TlGaS2 кобальтом и иттербием приводит к уменьшению значений диэлектрической проницаемости и увеличению значений электропроводности

ПОЛУЧЕНИЕ И РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ Cu2CdSn(SxSe1–x)4

The quaternary semiconductors Cu2CdSnS4, Cu2CdSnSe4 and Cu2CdSn(SxSe1–x)4 solid solutions were synthesized by the one-temperature method from the elementary components. The X-ray diffraction method showed that the obtained polycrystalline samples are single-phased. The unit cell parameters of the synthesized compounds and Cu2CdSn(SxSe1–x)4 solid solutions were determined from diffraction spectra by the full-profile analysis using the Rietveld method with the Fullprof software package. It has been established that with an increase in sulfur concentration, the unit cell parameters decrease smoothly linearly in accordance with the Vegard rule, which indicates the formation of a continuous series of solid solutions in the Cu2CdSn(SxSe1–x)4 system within the range 0 ≤ x ≤ 1. The parameter of crystal lattice tetragonal distortions h of the investigated compounds is calculated. The h values are close to 1 for all the compositions studied, which indicates a small crystal lattice distortion of the obtained samples.Методом однотемпературного синтеза из элементарных компонентов синтезированы четверные полупроводниковые соединения Cu2CdSnS4, Cu2CdSnSe4 и твердые растворы Cu2CdSn(SxSe1–x)4. Рентгенографическим методом показано, что полученные поликристаллические образцы являются однофазными. Из дифракционных спектров полнопрофильным анализом по методу Ритвельда с использованием программного пакета Fullprof опре- делены параметры элементарной ячейки синтезированных соединений и твердых растворов Cu2CdSn(SxSe1–x)4. Установлено, что с ростом концентрации серы параметры элементарной ячейки плавно уменьшаются по линейному закону в соответствии с правилом Вегарда, что свидетельствует об образовании в системе Cu2CdSn(SxSe1–x)4 непрерывного ряда твердых растворов в области 0 ≤ x ≤ 1. Рассчитан параметр тетрагональных искажений кристаллической решетки исследованных соединений h. Значения h близки к единице для всех изученных составов, что свидетельствует о малых искажениях кристаллической решетки полученных образцов

Electronic properties and phase transitions in low-dimensional semiconductors

We present the first review of the current state of the literature on electronic properties and phase transitions in TlX and TlMX2 (M = Ga, In; X = Se, S, Te) compounds. These chalcogenides belong to a family of the low-dimensional semiconductors possessing chain or layered structure. They are of significant interest because of their highly anisotropic properties, semi- and photoconductivity, non-linear effects in their I-V characteristics (including a region of negative differential resistance), switching and memory effects, second harmonic optical generation, relaxor behavior and potential applications for optoelectronic devices. We review the crystal structure of TlX and TlMX2 compounds, their transport properties under ambient conditions, experimental and theoretical studies of the electronic structure, transport properties and semiconductor-metal phase transitions under high pressure, and sequences of temperature-induced structural phase transitions with intermediate incommensurate states. Electronic nature of the ferroelectric phase transitions in the above-mentioned compounds, as well as relaxor behavior, nanodomains and possible occurrence of quantum dots in doped and irradiated crystals is discussed.Comment: 70 pages, 38 figure