Absorción óptica y dependencia de la brecha de energía con la temperatura en monocristales del sistema Cd_1–xMn_xIn₂S₄

L. Betancourtª,* , V Sagredoª C. Rincón^b y G.E. Delgado^c

ª Grupo de Magnetismo, Departamento de Física, Facultad de Ciencias, Universidad de los Andes, Mérida 5101, Venezuela *e–mail: betancou@ula.ve

^b Centro de estudios de semiconductores, Departamento de Física, Facultad de Ciencias, Universidad de los Andes, Mérida 5101, Venezuela

^c Laboratorio de Cristalografía, Departamento de Química, Facultad de Ciencias, Mérida 5101, Venezuela

Resumen

Las propiedades ópticas de monocristales del sistema espinela Cd_1–xMn_xIn₂S₄ (x=1.0; 0.8), han sido estudiadas por la técnica de absorción óptica. Del análisis de los datos experimentales, se encontró que la brecha de energía en el MnIn₂S₄ (x = 1.0) varía desde 2.012 a 1.898 eV entre 9 y 300 K. La dependencia de E_g con la temperatura fue analizada considerando dos modelos teóricos reportados en la literatura. El mejor ajuste fue obtenido usando la expresión de Pässler. La temperatura de Debye del MnIn₂S₄ fue estimada alrededor de 153 K, que corresponde a una energía efectiva de los fonones _ef f = K_Bθ 10 meV para dicho compuesto.

Descriptores: Espinela; semiconductor ternario; absorción óptica; temperatura de Debye.

Abstract

The optical properties of spinel single crystals of Cd_1–xMn_xIn₂S₄ (x=1.0; 0.8) have been studied by optical absorption technique. From the analysis of the experimental data, it was found that the band gap energy E_g of MnIn₂S₄ (x = 1.0), varies from 2.012 to 1.898 eV between 9 and 300 K. The temperature dependence of E_g, was analyzed by considering two theoretical models reported in the literature. The best fit was obtained by using an expression proposed by Passler. The Debye temperature of MnIn₂S₄ was estimated to be around 153 K, that correspond to an effective phonon energy _ef f = K_Bθ 10 meV for this compound.

Keywords: Spinel; ternary semiconductor; optical absorption; Debye temperature.

PACS: 61.10.Nz; 78.20.Ci; 78.40.Fy

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Agradecimientos

Los autores agradecen al Prof. J. Martín, por su colaboración en la realización de las medidas. Este trabajo fue financiado a través de los Proyectos CDCHT–ULA (C–946–99–05–A) y FONACIT (Proyecto LAB–97000821).

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