Modos vibracionales del CuGa3Se5 usando diferentes técnicas espectroscópicas
Técnicas espectroscópicas
Giovanni Marín31/03/2018
Saludos mis estimados amigos de la comunidad científica #stem-espanol
Continuamos aplicando las diferentes técnicas espectroscópicas para el estudio de los niveles energéticos y la estructura de bandas de los semiconductores ternarios normales y los que tienen vacancias de cationes, con el objetivo de determinar la influencia que tienen estas vacancias sobre las propiedades ópticas de los semiconductores
En esta publicación mostraré los picos en energía de los modos de vibración de la red en el CuGa3Se5 que se han obtenido del análisis combinado de los espectros de absorción {AI} y reflectividad {RI} en el infrarrojo y Raman {R}. La asignación de la simetría y el posible origen de los niveles de energía se realiza de manera similar como el caso del CuIn3Te5 [R1].
En las siguientes figuras se presentan los espectros a 300 K de {RI}, {R} y {AI} en CGS:135 y se incluye el espectro de {AI} del CuGaSe2 para comparación.
Análisis de los espectros.
 | En el espectro {RI} se observa un pico muy intenso a 219 cm-1, dos modos en la región de alta frecuencia en los números de onda 252 y 274 cm-1, y seis picos menos intensos en la región de baja frecuencia en 48, 64, 105, 142, 187 y 200 cm-1. Comparado con el espectro {R}, se observan estos nueve picos y adicionalmente otros cuatro modos de vibración en 72, 90, 166 y 286 cm-1. Calculando la energía promedio de los modos de vibración observados en Raman se obtiene hνp = 0.1237 (meV/cm-1) x 151.7 cm-1 ≈ 19 meV, resultado que es similar a la εef = 19-24 meV obtenida en el ajuste de EG vs. T en varias muestras de CuGa3Se5. |
Las líneas comunes en el espectro {RI} y {R} de CGS:135 fueron identificadas con los modos E y B2. El pico más intenso en Raman en 166 cm-1 se asigna al modo A1, la frecuencia de este modo corresponde a 0.89ν(1:1:2) ≈ 0.89x183 cm-1 ≈ 163 cm-1, que está de acuerdo con el pico observado en 166 cm-1. El resto de las líneas, que son sólo activos en Raman, se asignan a los modos B1. Algunos de estos picos son similares a los reportados en CuGaSe2 [R2], ya que los compuestos calcopiritas normales y los compuestos con vacancias tienen una estructura cristalina tetragonal. |  |
 | Los picos observados en el espectro {AI}, en 52-60 meV podrían corresponder al nivel donador con energía ED = 55 meV [R3] y que se asigna al defecto VSe o GaCu. Los picos en 88 y 147 meV, pueden relacionarse con los valores calculados de 95 y 160 meV y se asignan a los defectos (VCu, SeGa o CuSe) y (Sei o CuGa), respectivamente. El pico en 303 meV se corresponde con el nivel aceptor EA ≈ 300 meV obtenido por medidas de fotoluminiscencia [R1]. |
Como lo había mencionado anteriormente, las técnicas espectroscópicas: absorción, reflectividad, transmisión y Raman son complementarias en un amplio rango de energía, que va desde el ultravioleta hasta el infrarrojo y nos aportan información a nivel molecular o electrónico, según sea el intervalo de energía analizado.
En la siguiente tabla se indican las frecuencias (en cm-1) de los modos observados en el CuGa3Se5 y su posible asignación de la simetría. También se incluyen los valores reportados para el CuGaSe2 [R2] para comparación.
Hasta ahora solamente he presentado los estudios de algunas propiedades básicas de los semiconductores ternarios, quedará pendiente alguna discusión de compuestos binarios que también son importantes a la hora de pensar en dispositivos optoelectrónicos.
¿Qué les pareció el análisis que les he presentado?, son muchos los detalles que no se presentan aquí para no hacer tan extenso este artículo, pero ya están precisados los factores físicos y químicos de estos compuestos con vacancias de cationes y que marcan la diferencia con los semiconductores normales 1:1:2.
Referencias y lecturas recomendadas:
[R1] C. Rincón, S. M. Wasim, G. Marín, E. Hernández, G. Sánchez Pérez and J. Galibert. J. Appl. Phys., 87 (5), 2293-2296, (2000).
[R2] F. J. Ramírez and C. Rincón, Solid State Commun. 84, 551-556, (1992).
[R3] R. Márquez and C. Rincón, Mater. Lett. 40, 66-70, (1999).
○ Equipo Fotoluminiscencia
○ Técnica Fotoluminiscencia
○ Raman Spectroscopy
○ Influence of the laser in Raman spectroscopy
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Saludos @iamphysical. Las técnicas espectroscópicas ademas de novedosas son esenciales en la caracterización de materiales. Siempre he querido profundizar en ese mundo. Espero tener aun la oportunidad. Excelente trabajo.
Gracias por tu comentario estimado @lorenzor.
Nunca es tarde para explorar el fascinante mundo de la espectroscopia, más si se tiene a disposición algún equipo de medición.
Que agradable encontrar este tipo de contenido por acá, me interesa la espectroscopia pero para construir uno para análisis de metales
La elipsometría espectroscópica es ampliamente utilizada para análisis de capas delgadas sobre superficies, incluidas las metálicas!. Diseñar y construir un sistema para estudiar los metales es un gran reto, pero no imposible. Buena suerte!
Estimado @iamphysical, sin lugar a dudas las técnicas espectroscópicas son de probada utilidad en la Física y en otras Ciencias.
El análisis que presentas, a pesar de los pocos detalles para evitar extender el post, es claro y preciso. Mis felicitaciones por la calidad del artículo.
¡Saludos!
Realmente estas técnicas son importantes para el estudio de materiales, aunque es más utilizada en el área de Química!
Son muchos los detalles que se escapan al presentar un artículo de cualquier tema, sin embargo debemos respetar y rescatar la esencia de lo que significa un BLOG.
Saludos
Amigo Giovanny, ¿te molestó mi comentario?
Cuando escribí, "el análisis que presentas, a pesar de los pocos detalles para evitar extender el post" sólo estaba parafraseando tu frase "son muchos los detalles que no se presentan aquí para no hacer tan extenso este artículo", y en ningún momento fue mi intención criticar o causarte algún tipo de molestia, por el contrario, mi intención fue resaltar la claridad y lo conciso del artículo, y para complementar extendí mis felicitaciones por la calidad del post.
Te ofrezco mis disculpas si de alguna manera mi comentario te molestó.
¡Saludos y un abrazo!
Jajaja, para nada me molestó tu comentario mi estimado amigo @hugobohor!
Es que recientemente hemos tratado de definir lo que es steemit y su formato de blog, que era la idea inicial de esta plataforma. Para nosotros, como científicos, siempre nos va a ser difícil escribir un artículo "CORTO", porque hay muchos detalles que debemos mostrar. Pero yo me he fijado una meta de tratar de escribirlo en forma de blog, precisamente respetando la esencia misma del concepto de blog.
Saludos @iamphysical. Buen análisis, bastante especifico, es interesante ver como se complementan estas técnicas en el estudio de los semiconductores, estoy más familiarizado con su uso en la caracterización de materiales en química.
Pueden ser complementarias o hasta muy parecidas esas caracterizaciones. Donde puede existir alguna diferencia marcada es en el procedimiento de medida para líquidos (en química) y para sólidos (en física).
Como siempre excelente e interesante la temática que nos presenta @iamphysical
En mi caso, desde la biología, siempre intento relacionarlo con algún aspecto asociado a mi área, desde la perspectiva de los materiales y equipos que usamos en los protocolos de laboratorio con base en la física como apoyo a las ciencias biológicas. Obviamente, no siempre resulta fácil, pero, hacemos el intento con el apoyo de los colegas del departamento. Felicitaciones.
Esa es una buena perspectiva que tienes sobre las aplicaciones de tus resultados y asociarlas a otras áreas del conocimiento.
Excelente artículo @iamphysical siempre es bueno encontrar este tipo de trabajos por acá, la espectroscopia es un tema que me gusta mucho y que es esencial en la ciencias, saludos!
Las técnicas espectroscópicas son muy variadas, pero su aplicación siempre nos conduce a la solución de algún problema estructural de los componentes del material que estemos estudiando. Me alegra que te guste esta área de investigación científica.
Muy buen trabajo @iamphysical. Trabajos como este hacen que la ciencia llegue a muchas más personas. Son muy interesantes las técnicas espectroscópicas. Gracias por compartirlo, fue un placer leerlo.
¡Saludos!
Gracias por tu comentario, eso me entusiasma para seguir compartiendo este tipo de contenido. Realmente la espectroscopia abarca un amplio rango de la radiación electromagnética y eso es lo más importante, que podemos obtener información en los distintos niveles energéticos de los materiales.
Todo un experto :D
Gracias mi estimado compañero @carloserp-2000
Todo en beneficio y fortalecimiento de la comunidad científica #stem-espanol