Супрамолекулярний клатрат GaSe<β-CD<J2>> ієрархічної архітектури: властивості та застосування

Сучасні нанотехнології покликані створювати функціонально гібридні неорганічно/органічні матеріали з неординарними властивостями. Великого зацікавлення в даному напрямку набули клатрати – сполуки включення, побудовані за принципом господар. Застосовуючи інтеркаляційні технології, сформовані таким чином супрамолекулярні структури можна певним чином впорядковувати, використовуючи неорганічні матриці, формуючи клатрати типу субгосподар>. За таким принципом нами був сформований клатрат GaSe>. Формуючи дану структуру за допомогою слабких взаємодій, вдалося отримати гігантський магнітоємнісний ефект за кімнатної температури. Отримані його значення свідчать про перспективність застосування клатрату GaSe> як матеріалу для створення ємнісних аналогів резистивним запам'ятовуючим пристроям. Спостережуваний ефект пов'язаний із особливим станом домішкової енергетичної підсистеми, яка за кімнатної температури буде мати визначальний вплив. Так, при впровадженні супрамолекулярного комплексу β-CD у напівпровідникову матрицю GaSe відбувається розщеплення домішкових рівнів у смуги та формування квазінеперервного спектру у двох температурних інтервалах: 248-252 та 298-332 К. Формування в даному випадку також глибоких квантових ям на межі розділу напівпровідникова матриця/супрамолекулярний комплекс призвело до появи ефекту “від'ємної ємності”, що, в свою чергу, може бути використано для формування безгіраторних ліній затримки, які можуть бути безпосередньо інкорпоровані в структуру пристроїв мікро- та наноелектроніки. Величиною даного ефекту, як свідчать результати досліджень, можна керувати освітленням та прикладеним постійним магнітним полем. Проведені теоретичні розрахунки домішкового енергетичного спектру на підставі даних імпедансної спектроскопії за теорією Джебола-Поллака демонструють добре співпадіння з експериментальними даними.Modern nanotechnologies are designed to create functionally hybrid inorganic/organic materials with extraordinary properties. Great interest in this direction was gained by clathrates – inclusion compounds built on the host principle. Applying intercalation techniques, the supramolecular structures thus formed can be ordered in a certain way using inorganic matrices, forming clathrates of subhost<host > type. According to this principle, we formed GaSe> clathrate. By forming this structure using weak interactions, it was possible to observe a giant magnetocapacitance effect at room temperature. Its obtained values indicate the prospects of using GaSe> clathrate as a material for creating capacitive analogues of resistive storage devices. The observed effect is related to a special state of the impurity energy subsystem, which at room temperature will have a decisive influence. Thus, when > supramolecular complex is introduced into the GaSe semiconductor matrix, impurity levels are split into bands and a quasi-continuous spectrum is formed in two temperature ranges: 248-252 and 298-332 K. The formation in this case also of deep quantum wells at the semiconductor matrix/supramolecular complex interface led to the effect of negative capacitance, which, in turn, can be used to form non-gyratory delay lines that can be directly incorporated into the structure of micro- and nanoelectronics. The magnitude of this effect, according to the research results, can be controlled by illumination and an applied constant magnetic field. The theoretical calculations of the impurity energy spectrum, carried out based on impedance spectroscopy data according to the Geballe-Pollack theory, show good agreement with the experimental data

Properties and possibilities of practical applications of GaSe crystal intercalated with β-cyclodextrin doped with iodine

The clathrate complex of hierarchical architecture was successfully synthesised by the intercalation of beta-cyclodextrin (β-CD) and molecular iodine (J2) in between the layers of five-fold expanded matrix of gallium selenide (GaSe). The obtained clathrate was investigated by the impedance spectroscopy under normal conditions, at illumination and in the constant magnetic field and the character of clathrate response to the ac electric field was established. As a result of studies of the synthesized GaSe> complex the following phenomena were found: the effect of the effect of negative capacitance, magnetoresistivity effect and magnetodielectric and photodielectric effects. The research result of the obtained clathrate indicates its possible practical application for the creation of nongyrator delay nanolines, the parameters of which can be controlled by a constant magnetic field and the light. The clathrate can also be used as a highly sensitive magnetic field sensor of resistive and capacitive type

Електропровідні та поляризаційні властивості клатрату InSe<CS(NH2)2<С14Н10>>

Інтеркаляційним методом сформовано під дією світла 2D структуру ієрархічної будови типу субгосподар> – клатрат InSe>. В даному випадку як напівпровідникову 2D матрицю використано шаруватий монокристал InSe, тіосечовина (CS(NH2)2) виступала як супрамолекулярний кавітанд, а антрацен (С14Н10) – як фотоелектрет. Освітлення при синтезі використовувалося для фотоелектретизації антрацену. Методом імпедансної спектроскопії було досліджено електропровідні та поляризаційні властивості клатрату InSe>. В результаті зафіксовано прояв фотоіндукованої квантової ємності, природа якої пов’язана із дискретизацією енергетичного спектру та скінченністю часів тунелювання. За результатами дослідження спектрів термостимульованого розряду встановлено, що клатрату InSe> властива релаксація гомозаряду та широкі смуги із квазінеперервним спектром локалізованих станів. Поведінка ВАХ свідчить про прояв фото-ЕРС величиною + 23,5 мВ.InSe> clathrate is a 2D hierarchical structure of the subhost> type obtained by the intercalation method under the influence of light. In this case, we used a layered InSe single crystal as a semiconductor 2D matrix, thiourea (CS(NH2)2) functioned as a supramolecular cavitand, and anthracene (C14H10) as a photoelectret. We used illumination during synthesis for the photoelectret polarization of anthracene. The impedance spectroscopy method was used to study the conductive and polarization properties of InSe> clathrate. As a result, the manifestation of photoinduced quantum capacitance was recorded, the nature of which is associated with the discretization of the energy spectrum and finite tunneling times. The results obtained from the study of the thermally stimulated discharge spectra show that InSe> clathrate is characterized by homo-charge relaxation and broad bands with a quasi-continuous spectrum of localized states. The behavior of the current-voltage characteristics indicates the manifestation of photocurrent with a value of + 23.5 mV

Особливості магнітоопору монокристалів InSe і GaSe

Giant magnetoresistance in the laser intercalated by chrome single crystals of gallium selenide and indium selenide is observed. Specific resistance in xInSe is changed both in its value and sign. In xGaSe the applied magnetic field causes 87% change of the specific resistance. Reason of the anomalous magnetoresistance is analyzed.Гігантський магнітоопір в лазерному інтеркальованого хромом монокристалів селеніду галію і селеніду індію спостерігається. Питомий опір в xInSe змінюється як у величині і знаку. У xGaSe прикладеного магнітного поля викликає 87% зміна питомого опору. Причина аномального магнетоопору аналізується

Supercapacity of Soft-Expanded Graphite in Li-Intercalational Electric Current Generation

A microwave-intercalation modification of natural graphite which ensures its effective use as a cathode material of Li-based sources of electric current is developed. Interconnection between the parameters of modification and thermodynamic and kinetic behavior of Li-intercalation electric current generation is established. On the basis of the obtained data from impedance spectroscopy, X-ray diffractometry analysis, and spectroscopy of the Raman scattering of light, the mechanism of the observed phenomena is suggested