Advertisement

Il Nuovo Cimento B (1971-1996)

, Volume 38, Issue 2, pp 290–300 | Cite as

Optical-phonon anisotropies in layered crystals

  • G. Lucovsky
  • R. M. White
Article

Summary

We have used infra-red reflectivity to investigate the nature of the intralayer bonding forces in a variety of layered crystals. Analysis of the reflectance spectra of PbI2, CdI2, SnS2 and SnSe2 indicates significant anisotropies in the frequencies of the long-wave-length TO phonons: the frequency of theA2u mode for out-of-plane atomic displacements (E‖c) is greater than that of theEu mode for in-plane displacements (Ec). For CdI2-structured crystals, these frequency differences can be attributed to dipolar interactions and as such provide a measure of the charge localized on the atomic sites. The analysis is extended to the group IVB and VIB transition metal dichalcogenides. The IVB crystals, ZrS2, HfS2, etc., are found to be substantially more ionic,fi∼0.5, than the group VIB crystals, MoS2, WS2, etc.,fi∼0.1.

Анизотропии оптических фононов в слоистых кристаллах

Резюме

Мы используем инфракрасное отражение для исследования природы сил связи внутри слоев в ряде слоистых кристаллов. Анализ спектров отражения для PbI2, CdI2, SnS2 и SnSe2 указывает на сущестанные анизотропии в частотах длинноволновых TO фононов. Частота модыA2u для атомных смещений вне плоскости (E‖c) оказывается больше, чем модаEu смещений в плоскости (E⊥c). Для кристаллов типа CdI2 указанные разности частот могут быть приписаны биполярным взаимодействиям и тем самым обеспечить измерение заряда, локализованного в узлах. Предложенный анализ обобщается на дихалкогениды переходных металлов групп IVB и VIB. Обнаружено, что кристаллы группы IVB, ZrS2, HfS2 и дп., оказываются существенно более ионными,fi∼0.5, чем кристаллы группы VIB, MoS2, WS2 и др.,fi∼0.1.

Riassunto

Si è usata la riflettività infrarossa per studiare la natura delle forze di legame fra gli strati in una varietà di cristalli stratificati. L’analisi degli spettri di riflettanza del PbI2, CdI2, SnS2 and SnSe2 indica anisotropie significative alle frequenze dei fononi TO di grande lunghezza d’onda; la frequenza del modoA2u, per spostameati atomici al di fuori del piano (E‖c) è maggiore di quella del modoEu per spostamenti dentro il piano (E⊥c). Si possono attribuire queste differenze di frequenza per cristalli aventi la struttura del CdI2 ad interazioni dipolari e come tali esse forniscono una misura della carica localizzata nei siti atomici. Si estende l’analisi ai dicalcogenidi dei metalli di transizione dei gruppi IVB e VIB. Si trova che i cristalli IVB, ZrS2, HfS2, etc., sono sostanzialmente più ionici,fi∼0.5, nei cristalli del gruppo VIB, MoS2, WS2, etc.,fi∼0.1.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. (1).
    T. J. Wieting:Sol. State Comm.,12, 931 (1973).ADSCrossRefGoogle Scholar
  2. (2).
    R. Zallen, M. L. Slade andA. T. Ward:Phys. Rev. B,3, 4257 (1971).ADSCrossRefGoogle Scholar
  3. (3).
    R. Zallen andM. L. Slade:Sol. State Comm.,17, 1561 (1975).ADSCrossRefGoogle Scholar
  4. (4).
    R. Zallen andM. L. Slade:Phys. Rev. B,9, 1627 (1974).ADSCrossRefGoogle Scholar
  5. (5).
    The CdI2-crystal structure is commonly designated as 1T when referring to transition metal dichalcogenides, but has been designated as «2H» in referring to PbI2.Google Scholar
  6. (6).
    G. Lucovsky, R. M. White, W. Y. Liang, R. Zallen andPh. Schmid:Sol. State Comm.,18, 811 (1976).ADSCrossRefGoogle Scholar
  7. (7).
    J. C. Mikkelsen jr.,G. Lucovsky, R. M. Martin, R. Zallen andM. L. Slade:Bull. Amer. Phys. Soc.,21, 225 (1976).Google Scholar
  8. (8).
    G. Lucovsky, J. C. Mikkelsen jr.,W. Y. Liang, R. M. White andR. M. Martin:Phys. Rev. B,14, 1663 (1976).ADSCrossRefGoogle Scholar
  9. (9).
    S. Montero andW. Kiefer:Journ. Roman Spec.,1, 565 (1973).ADSCrossRefGoogle Scholar
  10. (10).
    A. J. Smith andW. Y. Liang: private communication.Google Scholar
  11. (11).
    G. Lucovsky, R. M. White, J. A. Benda andJ. F. Revelli:Phys. Rev. B,7, 3859 (1973).ADSCrossRefGoogle Scholar
  12. (12).
    G. Lucovsky, R. M. White, W. Y. Liang andJ. C. Mikkelsen jr.:Phil. Mag.,34, 907 (1976).ADSCrossRefGoogle Scholar
  13. (13).
    E. Burstein, M. H. Brodsky andG. Lucovsky:Journ. Quantum. Chem.,1S, 756 (1967).ADSGoogle Scholar
  14. (14).
    E. Burstein, A. Pinzcuk andR. F. Wallis:Proceedings of the Conference on the Physics of Semimetals and Narrow Gap Semiconductors, edited byD. L. Carter andR. T. Bate (New York, N. Y., 1971), p. 251.Google Scholar
  15. (15).
    G. Lucovsky, R. M. Martin andE. Burstein:Phys. Rev. B,4, 1367 (1971).ADSCrossRefGoogle Scholar
  16. (16).
    H. Mueller:Phys. Rev.,50, 547 (1936).ADSCrossRefGoogle Scholar
  17. (17).
    L. Pauling:The Nature of the Chemical Boud (Ithaca, N. Y., 1948), p. 72.Google Scholar
  18. (18).
    R. M. White andG. Lucovsky:Sol. State Comm.,11, 1369 (1972).ADSCrossRefGoogle Scholar
  19. (19).
    F. R. Gamble:Journ. Sol. State Chem.,9, 358 (1974).ADSCrossRefGoogle Scholar
  20. (20).
    A. Madhukar:Sol. State Comm.,16, 383 (1975).ADSCrossRefGoogle Scholar
  21. (21).
    R. Huisman, R. DeJonge, C. Haas andF. Jellinck:Journ. Sol. State Chem.,3, 56 (1971).ADSCrossRefGoogle Scholar
  22. (22).
    J. E. Smith jr.,M. I. Nathan, M. W. Shafer andJ. B. Torrance:Proceedings of the Eleventh International Conference on the Physics of Semiconductors (Warsaw, 1972), p. 1306.Google Scholar

Copyright information

© Società Italiana di Fisica 1977

Authors and Affiliations

  • G. Lucovsky
    • 1
  • R. M. White
    • 1
  1. 1.Xerox Palo Alto Research CenterPalo Alto

Personalised recommendations