Síntese e caracterização estrutural e óptica da liga semicondutora amorfa SnSe9

Abstract

Resumo: No presente trabalho é apresentado um estudo sobre a síntese e caracterização da liga calcogênica amorfa (LCA) SnSe9 em forma de pó. Para sintetizar esta liga foi utilizada a técnica Moagem Mecânica (MM), processo que consiste em colisões entre esferas de aço e o material envolto em atmosfera de argônio. Para caracterizar as propriedades físicas desta liga, foram utilizadas as técnicas Extend X-Ray Absorption Fine Structure (EXAFS), Difração de Raio X (DRX) e Espectroscopia Fotoacústica (EF). A técnica EXAFS permitiu a obtenção das características estruturais da liga, tais como distâncias médias interatômicas, números médios de coordenação, desordem e assimetria (estrutural e térmica) das funções de distribuição de pares (obtido através da análise de cumulantes utilizando o modelo de Einstein), inclusive a reconstrução destas funções, temperaturas de Einstein, constantes de mola efetiva e constantes anarmônicas, sendo que os dados foram obtidos em quatro temperaturas, T = 120 K, 160 K, 230 K e 300 K. Por meio de DRX, utilizando um difratômetro convencional, verificou-se a amorfização do material. Esta verificação está de acordo com a análise do módulo da transformada de Fourier do sinal de EXAFS, que mostra que a liga é amorfa. Com a técnica EF, foi obtido o gap óptico da liga SnSe9, que ocorre na região do infravermelho próximo. Palavras chave: Moagem Mecânica. EXAFS. DRX. Espectroscopia Fotoacústica. Ligas amorfas.

Abstract: In this work is presented a study about the synthesis and characterization of the chalcogenide alloy glass SnSe9 in powder form. To synthetize this alloy, it was used the Mechanical Alloying technique (MA), process that consist in collision between steel spheres and the powder in an argon atmosphere. To characterize the physical properties of this alloy, it was used Extend X-Ray Absorption Fine Structure (EXAFS) technique, X-Ray Diffraction (XRD) and Photoacoustic Spectroscopy (PAs). The EXAFS technique allowed the obtainment of structural characteristics of the alloy, such as interatomic average distances, average coordination numbers, disorder and asymmetry (thermal and structural) of the pair distribution function (acquired through the cumulant analysis using the Einstein model), including the reconstruction of these functions, Einstein temperatures, effective spring constant and anharmonic constant, being that the data were acquired in four temperatures, T = 120 K, 160 K, 230 K and 300 K. The XRD, using a conventional diffractometer, verified the amorphous phase of the alloy. This verification is on pair with the analysis of the Fourier transform module from the EXAFS signal, which show that the alloy is glassy. With the technique PAs, we acquired the optical gap of the SnSe9 alloy, that occurs in the near-infrared region. Keywords: Mechanical Alloying. EXAFS. XRD. Photoacoustic Spectroscopy. Amorphous alloys.