Electronic energy structure of the (100) In4Se3 surfaces at different preparation and treatment in ultraviolet photoelectron spectroscopy study

Т.Р. Макар; В.І. Дзюба; Т.М. Ненчук; О.Я. Тузяк; П.В. Галій

doi:10.15330/pcss.25.1.114-119

Автор(и)

Т.Р. Макар Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, Україна
В.І. Дзюба Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, Україна
Т.М. Ненчук Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, Україна
О.Я. Тузяк Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, Україна
П.В. Галій Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.25.1.114-119

Ключові слова:

шаруваті кристали, ультрафіолетова фотоелектронна спектроскопія, зонна структура, наближення узагальненого градієнта

Анотація

Поверхні (100) шаруватого кристалу In₄Se₃ отримувалися in situ, розпилювалися іонами та витримувалися у НВВ протягом кількох годин. Спектри УФЕС таких поверхонь, атомарно чистих та після згаданих впливів, записувалися та аналізувалися задля отримання електронного спектру поверхні (100) In₄Se₃. Першопринципні розрахунки зонної структури проводилися у наближенні узагальненого градієнту теорії функціонала густини, і для In₄Se₃ отримано занижену оцінку (0.21 eВ) для забороненої зони. Розрахована повна густина станів In₄Se₃ в цілому співпадає з УФЕС спектром для атомарно-чистої поверхні. Тому вивчення зонної структури поверхні сколу (100) In₄Se₃ після іонного розпилення чи перебування у НВВ більше, ніж кілька годин, слід вважати неінформативним, і таких впливів на зразок слід уникати.

Посилання

P. Galiy, T. Nenchuk, A. Ciszewski [et al.] Indium deposited nanosystems formation on 2D layered chalcogenide crystals’ surfaces, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 768 (1), 20 (2024); https://doi.org/10.1080/15421406.2023.2231241.

A. Dhingra, S. J. Gilbert, J. S. Chen [et al.] Power and polarization-dependent photoresponse of quasi-one-dimensional In4Se3, MRS Advances., 7, 547 (2022); https://doi.org/10.1557/s43580-022-00259-6.

L. Xingfu, X. Bin, Y. Gongqi [et al.] Anisotropic optical and thermoelectric properties of In4Se3 and In4Te3, J. Appl. Phys., 113, 203502 (2013); https://doi.org/10.1063/1.4807312.

S. Suga, A. Sekiyama, C. Tusche, Photoelectron spectroscopy: bulk and surface electronic structures (Springer, 2021).

P. V. Galiy, Y. B. Losovyj, T. M. Nenchuk, I. R. Yarovets’, Low-energy-electron-diffraction structural studies of (100) cleavage surfaces of In4Se3 layered crystals, Ukrainian Journal of Physics, 59, 612 (2014); https://doi.org/10.15407/ujpe59.06.0612.

P. V. Galiy, A. V. Musyanovych, T. M. Nenchuk, Electron spectroscopy of the interface carbon layer formation on the cleavage surface of the layered semiconductor In4Se3 crystals, J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom., 142, 121 (2005); https://doi.org/10.1016/j.elspec.2004.10.005.

J. Liu, Ya. Lozovyj, T. Komesu, P. A. Dowben [et al.] The bulk band structure and inner potential of layered In4Se3, Applied Surface Science, 254, 4322 (2008); https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2008.01.061.

P. V. Galiy, T. M. Nenchuk, Ya. B. Lozovyj, Ya. M. Fiyala, Structural and energy changes at the cleavage surfaces of In4Se3 layered crystals under interface formation, Functional materials, 15, 68 (2008).

Ya. B. Losovyj, K. Morris, L. Rosa [et al.] High-resolution photoemission study of organic systems at the CAMD 3m NIM beamline, Nucl. Instr. Methods Phys. Res. A, 582, 258 (2007); https://doi.org/10.1016/j.nima.2007.08.125.

H. B. Michaelson, The work function of the elements and its periodicity, J. Appl. Phys., 48, 4729 (1977); https://doi.org/10.1063/1.323539.

L. Makinistian, E. Albanesi, N. Gonzales Lemus [et al.] Ab initio calculations and ellipsometry measurements of the optical properties the layеred semiconductor In4Se3, Phys. Rev. B., 81, 075217 (2010); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.81.075217.

J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Generalized gradient approximation made simple, Phys. Rev. Lett., 77, 3865 (1997); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865.

U. Schwarz, H. Hillebrecht, H. J. Deiseroth, R Walther, In4Te3 und In4Se3: Neubestimmung der Kristallstrukturen, druckabhängiges Verhalten und eine Bemerkung zur Nichtexistenz von In4S3, Z. Kristallogr., 210, 342 (1995); https://doi.org/10.1524/zkri.1995.210.5.342.

M. Sznajder, K. Rushchanskii, L. Kharkhalis [et al.] Similarities of the band structure of In4Se3 and InSe under pressure and peculiarities of the creation of the band gap, Phys. Stat. Sol. B., 243, 592 (2006); https://doi.org/10.1002/pssb.200541176.

X. Shi, J. Y. Cho, J. R. Salvador [et al.] Thermoelectric properties of polycrystalline In4Se3 and In4Te3, Appl. Phys. Lett., 96, 162108 (2010); https://doi.org/10.1063/1.3389494.

K. Fukutani, Y. Miyata, I. Matsuzaki [et al.] High-resolution angle-resolved photoemission study of quasi-one-dimensional semiconductor In4Se3, J. Phys. Soc. Jpn., 84, 074710 (2015); http://dx.doi.org/10.7566/JPSJ.84.074710.