Научный руководитель: Домашевская Эвелина Павловна, д. ф.-м. н.
Соавторы: Домашевская Эвелина Павловна, Горбачев Владимир Васильевич, Терехов Владимир Андреевич, Кашкаров Владимир Михайлович, Щукарев Андрей Васильевич

Теоретические расчеты электронно-энергетических спектров (ЭЭС) из первых принципов для халькогенидов меди значительно осложняются присутствием Cu 3d-электронов в зонной структуре. Поэтому особое значение приобретает их исследование методами эмиссионной рентгеновской спектроскопии (РС) и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РЭС).

В предыдущих работах нами было показано, что резонансное взаимодействие d-состояний меди и p-состояний халькогена в валентной зоне двойных и тройных халькогенидов меди ведет к расщеплению p-полосы халькогена на две компоненты и выталкиванию этих состояний из области локализации d-состояний меди. Величина такого расщепления прямо пропорциональна процентному содержанию меди в соединении. При этом происходит подъем потолка валентной зоны, который представлен одной из компонент расщепления p-зоны с примесью d-состояний меди. Это ведет к сужению запрещенной зоны. Данные закономерности хорошо описываются моделью d-p резонанса. Тем не менее, в предыдущих исследованиях мы располагали рентгеноэлектронными спектрами только бинарных стехиометрических соединений Cu₂Se и Cu₂Te.

В данной работе были получены рентгеноэлектронные спектры (РЭС) двойных соединений и твердых растворов вычитания Cu₂Se, Cu_1.84Se, Cu_1.82Se, Cu₂Te, Cu_1.95Te, Cu_1.9Te, Cu_1.7Te и тройного халькогенида меди CuInSe₂. Эти спектры были совмещены в единой шкале энергий связи с соответствующими эмиссионными рентгеновскими спектрами (РС) с помощью значений энергий связи остовных уровней.

Результаты совмещения показывают, что d-состояния меди оказываются примерно в центре p-полос теллура или селена, в результате чего последние расщепляются на две компоненты, практически симметричные относительно Cu d-зоны. С ростом процентного содержания меди в двойных халькогенидах происходит

1. небольшое перераспределение интенсивности в компонентах расщепления p-зоны;
2. рост величины самого расщепления, который осуществляется, в основном, за счет отталкивания верхней р-подзоны d-электронами меди;
3. уменьшение ширины запрещенной зоны, что соответствует модели d-p резонанса.

В тройном халькогениде меди CuInSe₂, где процентное содержание меди минимально, d-состояния меди расположены ближе к уровню Ферми, что вызывает более асимметричное расщепление p-зоны селена и изменение степени гибридизации в верхней p-подзоне. Сравнительный анализ ЭЭС двойных соединений и CuInSe₂ поднимает вопрос о роли третьего элемента, индия, в формировании оптических свойств CuInSe₂.