Концентраційні залежності діелектричних параметрів домішкових кристалів K2SO4
The influence of a copper impurity with various concentrations on the unit cell parameters, band-energy structure, and refractive characteristics of potassium sulfate crystals has been studied. The unit-cell parameters and volume of impurity-doped crystals are found to increase almost linearly with...
Gespeichert in:
| Datum: | 2022 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Publishing house "Academperiodika"
2022
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2022242 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Journal of Physics |
Institution
Ukrainian Journal of Physics| id |
ujp2-article-2022242 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
ujp2-article-20222422022-07-06T11:33:11Z Concentration Dependences of Dielectric Parameters of Impurity-Doped K2SO4 Crystals Концентраційні залежності діелектричних параметрів домішкових кристалів K2SO4 Stadnyk, V.Yo. Shchepanskyi, P.A. Rudysh, M.Ya. Matviiv, R.B. Brezvin, R.S. кристал домiшка показник заломлення двопроменезаломлення елементарна комiрка зонно-енергетична структура заборонена зона crystal impurity refractive index birefringence unit cell energy band structure forbidden gap The influence of a copper impurity with various concentrations on the unit cell parameters, band-energy structure, and refractive characteristics of potassium sulfate crystals has been studied. The unit-cell parameters and volume of impurity-doped crystals are found to increase almost linearly with the growth of the impurity content. At the same time, the refractive indices ni (i = x, y, z) of doped crystals slightly decrease (by about 2.5 × 10−3), but the relations nz > nx > ny and dnz /dλ > dnx/dλ > dny /dλ between them remain unchanged. The energy band structure of crystals with a copper content of 1.7% is calculated. It is found that the forbidden gap decreases, as the impurity concentration increases. Five localized levels corresponding to d-electron states of Cu2+ impurity ions are identified in the band gap. It is established that the top of the valence band is formed by the oxygen p-states, and the bottom of the conduction band by the 3s- and 4s-states of the sulfur and potassium atoms. The localized 4s-states of copper atoms are located at the bottom of the conduction band. The concentration dependences of the density and ionic radius are analyzed. Дослiджено вплив концентрацiї домiшки мiдi на параметри елементарної комiрки, зонно-енергетичну структуру та рефрактивнi характеритики кристалiв сульфату калiю. Встановлено, що параметри та об’єм елементарної комiрки домiшкових кристалiв майже лiнiйно зростають зi збiльшенням концентрацiї домiшки порiвняно з чистим кристалом, тодi як показники заломлення ni домiшкових кристалiв дещо зменшуються (∼2,5 · 10−3), однак спiввiдношення мiж ними (nz > nx > ny та dnz /dλ > dnx/dλ > dny /dλ ) залишаються незмiнними. Розраховано зонно-енергетичну структуру кристалiв з 1,7% вмiстом мiдi та виявлено, що зi зростанням концентрацiї ширина забороненої зони зменшується. Виявлено п’ять локалiзованих рiвнiв у забороненiй зонi, що вiдповiдають d-електронним станам домiшкових iонiв Cu2+. Встановлено, що вершина валентної зони утворена p-станами кисню, а дно зони провiдностi – 3s- та 4s-станами атомiв сiрки i калiю. Бiля дна зони провiдностi розташованi локалiзованi 4s-стани атома мiдi. Проаналiзовано змiни параметрiв елементарної комiрки, показника заломлення та двопроменезаломлення, ширини забороненої зони, густини кристалiв iз змiною концентрацiї домiшки мiдi у матрицi кристала сульфату калiю, а також отримано вiдповiднi концентрацiйнi залежностi. Publishing house "Academperiodika" 2022-07-06 Article Article Original Research Article (peer-reviewed) Оригінальна дослідницька стаття (з незалежним рецензуванням) application/pdf application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2022242 10.15407/ujpe67.4.284 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 67 No. 4 (2022); 284 Український фізичний журнал; Том 67 № 4 (2022); 284 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe67.4 en uk https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2022242/2841 https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2022242/2842 Copyright (c) 2022 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |
| institution |
Ukrainian Journal of Physics |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2022-07-06T11:33:11Z |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
кристал домiшка показник заломлення двопроменезаломлення елементарна комiрка зонно-енергетична структура заборонена зона |
| spellingShingle |
кристал домiшка показник заломлення двопроменезаломлення елементарна комiрка зонно-енергетична структура заборонена зона Stadnyk, V.Yo. Shchepanskyi, P.A. Rudysh, M.Ya. Matviiv, R.B. Brezvin, R.S. Концентраційні залежності діелектричних параметрів домішкових кристалів K2SO4 |
| topic_facet |
кристал домiшка показник заломлення двопроменезаломлення елементарна комiрка зонно-енергетична структура заборонена зона crystal impurity refractive index birefringence unit cell energy band structure forbidden gap |
| format |
Article |
| author |
Stadnyk, V.Yo. Shchepanskyi, P.A. Rudysh, M.Ya. Matviiv, R.B. Brezvin, R.S. |
| author_facet |
Stadnyk, V.Yo. Shchepanskyi, P.A. Rudysh, M.Ya. Matviiv, R.B. Brezvin, R.S. |
| author_sort |
Stadnyk, V.Yo. |
| title |
Концентраційні залежності діелектричних параметрів домішкових кристалів K2SO4 |
| title_short |
Концентраційні залежності діелектричних параметрів домішкових кристалів K2SO4 |
| title_full |
Концентраційні залежності діелектричних параметрів домішкових кристалів K2SO4 |
| title_fullStr |
Концентраційні залежності діелектричних параметрів домішкових кристалів K2SO4 |
| title_full_unstemmed |
Концентраційні залежності діелектричних параметрів домішкових кристалів K2SO4 |
| title_sort |
концентраційні залежності діелектричних параметрів домішкових кристалів k2so4 |
| title_alt |
Concentration Dependences of Dielectric Parameters of Impurity-Doped K2SO4 Crystals |
| description |
The influence of a copper impurity with various concentrations on the unit cell parameters, band-energy structure, and refractive characteristics of potassium sulfate crystals has been studied. The unit-cell parameters and volume of impurity-doped crystals are found to increase almost linearly with the growth of the impurity content. At the same time, the refractive indices ni (i = x, y, z) of doped crystals slightly decrease (by about 2.5 × 10−3), but the relations nz > nx > ny and dnz /dλ > dnx/dλ > dny /dλ between them remain unchanged. The energy band structure of crystals with a copper content of 1.7% is calculated. It is found that the forbidden gap decreases, as the impurity concentration increases. Five localized levels corresponding to d-electron states of Cu2+ impurity ions are identified in the band gap. It is established that the top of the valence band is formed by the oxygen p-states, and the bottom of the conduction band by the 3s- and 4s-states of the sulfur and potassium atoms. The localized 4s-states of copper atoms are located at the bottom of the conduction band. The concentration dependences of the density and ionic radius are analyzed. |
| publisher |
Publishing house "Academperiodika" |
| publishDate |
2022 |
| url |
https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2022242 |
| work_keys_str_mv |
AT stadnykvyo concentrationdependencesofdielectricparametersofimpuritydopedk2so4crystals AT shchepanskyipa concentrationdependencesofdielectricparametersofimpuritydopedk2so4crystals AT rudyshmya concentrationdependencesofdielectricparametersofimpuritydopedk2so4crystals AT matviivrb concentrationdependencesofdielectricparametersofimpuritydopedk2so4crystals AT brezvinrs concentrationdependencesofdielectricparametersofimpuritydopedk2so4crystals AT stadnykvyo koncentracíjnízaležnostídíelektričnihparametrívdomíškovihkristalívk2so4 AT shchepanskyipa koncentracíjnízaležnostídíelektričnihparametrívdomíškovihkristalívk2so4 AT rudyshmya koncentracíjnízaležnostídíelektričnihparametrívdomíškovihkristalívk2so4 AT matviivrb koncentracíjnízaležnostídíelektričnihparametrívdomíškovihkristalívk2so4 AT brezvinrs koncentracíjnízaležnostídíelektričnihparametrívdomíškovihkristalívk2so4 |
| first_indexed |
2025-10-02T01:18:37Z |
| last_indexed |
2025-10-02T01:18:37Z |
| _version_ |
1851765368600657920 |