Effect of temperature variation on shift and broadening of exciton band in Cs₃Bi₂I₉ layered crystals

The exciton reflection spectra of Cs₃Bi₂I₉ layered crystals is investigated in the temperature region 4.2–300 K with light polarization E ⊥ c. It is estimated that the energy gap Eg equals 2.857 eV (T = 4.2 K) and the exciton binding energy Ry is 279 meV. A nontraditional temperature shift of Eg(T) for the layered substances is found for the first time. It is learned that this shift is described very well by the Varshni formula. A transition region in the temperature broadening of the half-width H(T) of the exciton band with the increase of temperature is registered in the interval between 150 and 220 K. It is shown that this region may be identified as the heterophase structure region where ferroelastic and paraelastic phases coexist. A surge of H(T) at the point of the ferroelastic phase transition (Tc = 220 K) is also observed

Phase transition in Cs₃Bi₂I₉ ferroelastic: investigation by Raman scattering technique

Raman scattering in unpolarized light has been studied for the first time for Cs₃Bi₂I₉ layered ferroelastic at temperatures from 5 to 300 К in the heating mode. Neither soft mode nor frequency softening was observed. For the low-frequency lines 37.0, 45.0, 61.4, 68.3 and 97.4 cm⁻¹, the doublets were detected. Those may be due to Davydov splitting or splitting of degenerate vibrations of E-symmetry. The intensity equalization effect has been found for 114.8 and 125.3 cm⁻¹ lines in the phase transition region. It is shown that the 150.6 and 131.2 cm⁻¹ lines can be explained by vibrations of Bi⁻¹ bonds in the [Bi1]³⁻ octahedrons. The Raman spectra in z(y,y)z and z(y,x)z polarizations taken at 100 К were found to be similar to those in unpolarized light. An analysis of both known and our results enabled us to conclude that the ferroelastic phase transition at Тᶜ = 220 К belongs to those of the first order but close to the second one.Впервые в неполяризованном свете изучено комбинационное рассеяние (КР) в слоистом сегнетоэластике Cs₃Bi₂I₉ при температурах 5-300 К в режиме нагревания. Не обнаружено ни мягкой моды, ни смягчения частот. 3арегистрированы дублеты у низкочастотных линий 37,0, 45,0, 61,4, 68,3 и 97,4 см⁻¹, обусловленных давыдовским расщеплением, либо расщеплением вырожденных колебаний симметрии Е. Обнаружен эффект выравнивания интенсивностей линий 114,8 и 125,3 см⁻¹ в области фазового перехода. Показано, что линии 150,6 и 131,2 см-1 можно объяснить колебаниями связей Bi⁻¹ в октаэдрах [Bi1 ]³⁻. Установлено, что при 100 К спектры КР в поляризации света z(y,y)z и z(y,x)z подобны спектрам КР в неполяризованном свете. На основе анализа известных и полученных нами данных сделан вывод о принадлежности сегнетоэластичного фазового перехода при Тᶜ = 220 К к фазовым переходам первого рода, близких ко второму.Вперше у неполяризованому свiтлi вивчено комбiнацiйне розсiювання (КР) у шаруватому сегнетоеластику Cs₃Bi₂I₉ при температурах 5-300 К у режимi нагрiвання. Не виявлено анi м'якої моди, анi пом'якшення частот. 3ареєстровано дублети у низькочастотних лiнiй 37,0, 45,0, 61,4, 68,3 i 97,4 см⁻¹, обумовлених давидiвським розщепленням, або ж розщепленням вироджених коливань симетрiї Е. Виявлено ефект вирiвнювання iнтенсивностей лiнiй 114,8 i 125,3 см⁻¹ в областi фазового переходу. Показано, що лiнii 150,6 i 131,2 см⁻¹ можна пояснити коливаннями зв'язкiв Bi⁻¹ в октаедрах [Bi16]³⁻. Встановлено, що при 100 К спектри КР у поляризацii свiтла z(y,y)z та z(y,x)z є подiбними до спектрiв КР у неполяризованому свiтлi. Проаналiзовано вiдомi та отриманi нами данi i зроблено висновок про належнiсть сегнетоеластичного фазового переходу при Тᶜ = 220 К до фазових переходiв першого роду, що є близькими до другого