J 2024

Band gaps and phonons of quasi-bulk rocksalt ScN

GRUEMBEL, Jona; Rudiger GOLDHAHN; Martin FENEBERG; Yuichi OSHIMA; Adam DUBROKA et. al.

Základní údaje

Originální název

Band gaps and phonons of quasi-bulk rocksalt ScN

Autoři

GRUEMBEL, Jona; Rudiger GOLDHAHN; Martin FENEBERG; Yuichi OSHIMA; Adam DUBROKA a Manfred RAMSTEINER

Vydání

Physical Review Materials, American Physical Society, 2024, 2475-9953

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10302 Condensed matter physics

Stát vydavatele

Spojené státy

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 3.400

Kód RIV

RIV/00216224:14310/24:00138737

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

UT WoS

001273886400001

EID Scopus

2-s2.0-85198902824

Klíčová slova anglicky

Dielectric properties; Phonons; Ellipsometry; Optical techniques; Raman spectroscopy

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 31. 1. 2025 16:50, Mgr. Marie Novosadová Šípková, DiS.

Anotace

V originále

ScN is an emerging transition metal nitride with unique physical properties arising from the d electrons of Sc. In this letter, we present the results of optical characterization techniques: spectroscopic ellipsometry, Raman spectroscopy, and photoluminescence measurements of a 40-mu m-thick fully relaxed, and only weakly n-type doped (n = 1.2 x 10(18) cm(-3)) ScN film deposited by halide vapor phase epitaxy (HVPE) on r-sapphire substrate. Spectroscopic ellipsometry yields an indirect band gap of 1.1 eV, while the lowest direct interband transition is observed at E-g,E-opt = 2.16 eV in the dielectric function. A broad luminescence feature at 2.15 eV is observed, matching this transition. We derive an estimate for the exciton binding energy (E-bX approximate to 14 meV) as well as the Born effective charges Z(Sc)*= -Z(N)(& lowast;) = 3.81. In the infrared spectral region, we observe a strong phonon and a weak plasmon absorption. We precisely determine the transverse optical (TO) phonon eigenfrequency (omega(TO) = 340.7 cm(-1)), the high frequency dielectric constant (epsilon(infinity) = 8.3), and the static dielectric constant (estat = 29.5). Raman measurements using various excitation energies show resonant multiphonon scattering up to 6LO [sixth-order overtone for longitudinal optical (LO) phonons] for excitation above the optical band gap (E-Laser > E-g,E-opt), where the allowed 2LO scattering is the dominant scattering mechanism for all excitation energies. Their characteristic parameters determined from Lorentzian line shape fitting yield omega(LO) = 684.5 cm-1 and an increased broadening for higher LO scattering order n.

Návaznosti

EH22_008/0004572, projekt VaV
Název: Kvantové materiály pro aplikace v udržitelných technologiích
GA20-10377S, projekt VaV
Název: Jevy v heterostrukturách oxidů přechodových kovů vyvolané dopováním a rozhraním (Akronym: TMO Heterostructures)
Investor: Grantová agentura ČR, Jevy v heterostrukturách oxidů přechodových kovů vyvolané dopováním a rozhraním
90251, velká výzkumná infrastruktura
Název: CzechNanoLab II