Діелектричні властивості та електропровідність кристалів FeGa₀.₈In₁.₂Se₄ на змінному струмі

Автор(и)

  • Н.Н. Ніфтієв Азербайджанський державний педагогічний університет, Баку, Азербайджан
  • Ф.М. Маммадов Азербайджанський державний педагогічний університет, Баку, Азербайджан; Інститут каталізу та неорганічної хімії, Баку, Азербайджан https://orcid.org/0000-0003-3317-7438
  • А.Н. Азізова Азербайджанський медичний університет, Баку, Азербайджан
  • Х.Х. Гашимов Азербайджанський державний університет нафти і промисловості, Баку, Азербайджан
  • М.Б. Бабанли Інститут каталізу та неорганічної хімії, Баку, Азербайджан

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.27.1.152-157

Ключові слова:

кристал, діелектрична проникність, електропровідність, розсіювання, частота, температура, стрибковий механізм, енергія активації

Анотація

Досліджено діелектричну проникність і електропровідність змінного струму кристала FeGa₀.₈In₁.₂Se₄ у широких діапазонах частот і температур. Встановлено, що дійсна та уявна частини діелектричної проникності демонструють значну дисперсію релаксаційного характеру. У температурному інтервалі 295–358 K та частотному діапазоні 2 × 10⁴–10⁶ Гц електропровідність підпорядковується степеневій залежності σ(ω) ∝ ωˢ (0.1 ≤ s ≤ 1.0). Виявлені частотні та температурні залежності узгоджуються з термічно активованим стрибковим механізмом провідності. Енергію активації носіїв заряду в кристалі FeGa₀.₈In₁.₂Se₄ визначено з температурної залежності електропровідності.

Посилання

J. Gainza, O.N. Guinazu, E. Cespedes, H. Falcon, J.L. Martinez, J.A. Alonso. Tunable inversion degree of MnIn2S4 thiospinels prepared by high-pressure synthesis, and its implication in the optical and magnetic properties. Journal of Alloys and compounds. 969, 172413 (2023); https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.172413.

H. Kim, X. Liu, M. Kim, Y. Cho, J. J. Lee, T. A. Le, N. Q. Tran, A. Jadhav and H. Lee. Layer-Dependent Band Structure of Ternary Metal Chalcogenides: Thickness-Controlled Hexagonal FeIn2S4, Chemistry of Materials, 33(1), 164(2021); https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.0c03146.

N.N. Niftiyev. Optical absorption of MnGa2S4 single crystals, İntermetallics, 11(9), 975 (2003); https://doi.org/10.1016/S0966-9795(03)00051-7.

Y. Shi, Y. Wang, L. Wu. Hexagonal MIn2S4 (M = Mn, Fe, Co): Formation and Phase Transition. Journal of Physical Chemistry C. 117(39), 20054 (2013); https://doi.org/10.1021/jp407067d.

Z. D. Kovalyuk, V.A. Zaslonkin, V.M. Katerynchuk. FeIn2Se4 layered magnetic semiconductor and heterojunction on its base, Journal of Optoelectronics and Advanced Materials. 10(2), 277 (2008); https://www.semanticscholar.org/paper/d8be4d57a5ec638c6ec3041ce4338273b0db83f0.

J. Yang, Z. Zhou, J. Fang, H. Wen, Z. Lou, G. Shen, Z. Wei. Magnetic and transport properties of a ferromagnetic layered semiconductor MnIn2Se4. Applied Physics Letters, 115 (22), 222101 (2019); https://doi.org/10.1063/1.5126233.

B.R. Myoung, J. T. Lim, C.S. Kim. Investigation of Magnetic Properties on Spin-ordering Effects of FeGa2S4 and FeIn2S4. 438, Journals of Magnetism and Magnetic. Materials. 121 (2017); https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2017.04.056.

V. Sagredo, M. Morón, L. Betancourt, G. Delgado. Antiferromagnetic versus spin-glass like behavior in MnIn2S4. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 312(2), 294 (2007);https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2006.10.609.

Y. Hwang, J. Choi, Y. Ha, S. Cho, H. Park. Electronic and optical properties of layered chalcogenide FeIn2Se4. Current Appled Physics. 20(1), 212 (2020); https://doi.org/10.1016/j.cap.2019.11.005.

W. Hou, Y. Xiao, G. Han. An Interconnected Ternary MIn2S4 (M=Fe, Co, Ni) Thiospinel Nanosheet Array: A Type of Efficient Platinum-Free Counter Electrode for Dye-Sensitized Solar Cells. Angewandte Chemie. 129(31), 9274 (2017); https://doi.org/10.1002/ange.201705399.

K. Takubo,T. Mizokawa, Y. Nambu, S. Nakatsuji. Electronic structure study of triangular lattices in FeGa2S4, Fe2Ga2S5, and NiGa2S4: Photoemission spectroscopy and Hartree-Fock calculations. Physical Review B, 79(13), 134422 (2009); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.79.134422.

A.V. Tarasov, T.P. Makarova, A.A. Estyunin, V.D. Eryzhenkov, I.I. Klimovskikh, V.A. Golyashov, K.A. Kokh, O.E. Tereshchenko, A.M. Shikin. Topological Phase Transitions Driven by Sn Doping in (Mn1−xSnx)Bi2Te4, Symmetry, 15(2), 469(2023); https://doi.org/10.3390/sym15020469.

H. Djieutedjeu, J.S. Lopez, R. Lu, B. Buchanan, X. Zhou, H. Chi, K.G.S. Ranmohotti, C. Uher, P.F.P Poudeu. Charge Disproportionation Triggers Bipolar Doping in FeSb2–xSnxSe4 Ferromagnetic Semiconductors, Enabling a Temperature-Induced Lifshitz Transition, Journal of the American Chemical Society, 141 (23), 9249 (2019); https://doi.org/10.1021/jacs.9b01884.

I. Levy, C. Forrester, X. Ding, C. Testelin, L. Krusin-Elbaum, M.C. Tamargo. High Curie temperature ferromagnetic structures of (Sb2Te3)1−x(MnSb2Te4)x with x = 0.7–0.8, Scientific Reports, 13, 781 (2023); https://doi.org/10.1038/s41598-023-34585-y.

N.A. Moroz, J.S. Lopez, H. Djieutedjeu, K.G. S. Ranmohotti, A. Olvera, P. Ren, A. Page, N.J. Takas, C. Uher P.F.P. Indium Preferential Distribution Enables Electronic Engineering of Magnetism in FeSb2−xInxSe4 p‑Type High-Tc Ferromagnetic Semiconductors, Chemistry of Materials, 28 (23), 8570 (2016); https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.6b03293.

Y. Liu, Ch. Kang, E. Stavitski, K. Attenkofer, G. Kotliar, C. Petrovic. Polaronic transport and thermoelectricity in Fe1−xCoxSb2S4 (x = 0, 0.1, and 0.2), Physical Review B, 97 (15), 155202 (2018); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.97.155202.

[S.H. Jabarov, A.K. Nabiyeva, E.M.Huseynov. Dielectric and electrical properties of La0.5Ba0.5MnO3 and La0.97Ba0.03MnO3 perovskites, Journals Porous Mater, 31, 1811 (2024); https://doi.org/10.1007/s10934-024-01632-6.

S. H. Jabarov, A. Kh. Nabiyeva, A. V. Trukhanov, S. V. Trukhanov, H. J. Huseynov, Y. I. Aliyev. Dıelectrıc and electrıcal propertıes of the La0.73Ba0.27MnO3 compound at hıgh temperatures. SOCAR Proceedings, 4, 171 (2023); http://dx.doi.org/10.5510/OGP20230400931.

C. Zeng, Y. Hu. Hydrothermal synthesis of a CoIn2S4/g-C3N4 heterojunctional photocatalyst with enhanced photocatalytic H2 evolution activity under visible light illumination, Nanotechnology, 31 (50), 505711 (2020); https://doi.org/10.1088/1361-6528/abb72c.

Y. Song, Y. Guo, S. Qi, K. Zhang, J. Yang, B. Li, J. Chen, Y. Zhao, Y. Lou. Cu7S4/MnIn2S4 heterojunction for efficient photocatalytic hydrogen generation, Journal of Alloys and Compounds, 884, 161035 (2021); https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.161035.

H. Liang T., Feng, S. Tan, K. Zhao, W. Wang, B. Dong, L.Cao. Two-dimensional (2D) MnIn2Se4 nanosheets with porous structure: a novel photocatalyst for water splitting without sacrificial agents, Chemical Communications, 55, 15061 (2019); https://doi.org/10.1039/C9CC08145C.

A. Sharan, M. Sajjad, D.J. Singh, N. Singh. Two-dimensional ternary chalcogenides FeX2Y4 (X = Ga, In; Y = S, Se, Te): Promising materials for sustainable energy, Physical Review Materials, 6, 099405 (2022); https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.6.094005.

W. Chen., Z.-C.He, G.-B. Huang, C.-L. Wu, W.-F. Chen, X.-H. Liu. Direct Z-scheme 2D/2D MnIn2S4/g-C3N4 architectures with highly efficient photocatalytic activities towards treatment of pharmaceutical wastewater and hydrogen evolution, Chemical Engineering Journal, 359, 244 (2019); https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.11.141.

B. Zhang, Y. Liu, H. Zhu, D. Gu, K. Zhou, J, Hao. Enhanced visible light photocatalytic performance of a novel FeIn2S4 microsphere/BiOBr nanoplate heterojunction with a Z-scheme configuration, Environmental Science and Pollution Research, 30, 13438 (2023); https://doi.org/10.1007/s11356-022-22929-6.

R. Muruganantham, J.-A. Chen, C.-C. Yang, Spinel phase MnIn2S4 enfolded with reduced graphene oxide as composite anode material for lithium-ion storage, Materials Today Sustainability, 21, 100278 (2023); https://doi.org/10.1016/j.mtsust.2022.100278.

P. Wu, Ch. Huang, Ch. Hsieh, W. Liu. Synthesis and characterization of MnIn2S4/single-walled carbon nanotube composites as an anode material for lithium-ion batteries, Nanomaterials, 14(18), 716 (2024); https://doi.org/10.3390/nano14080716.

D. Yan, K. Li, Y. Yan, S. Huang, Y. V. Lim, Y. Shang, D. Fang, L. K. Ang, H. Y. Yang. Cubic Spinel XIn2S4 (X = Fe, Co, Mn): A New Type of Anode Material for Superfast and Ultrastable Na-Ion Storage, Advanced Energy Materials, 11, 2102137 (2021); https://doi.org/10.1002/aenm.202102137.

F. M.Mammadov, I.R. Amiraslanov, S.Z. Imamaliyeva, M.B. Babanly. Phase Relations in the FeSe–FeGa2Se4–FeIn2Se4 System: Refinement of the Crystal Structures of FeIn2Se4 and FeGaInSe4, Journal of Phase Equilibria and Diffusion, 40(6), 787 (2019); https://doi.org/10.1007/s11669-019-00768-2.

N.N. Niftiyev, F.M. Mammadov, A.O. Dachdemirov, M.B Muradov. Frequency dispersion of dielectric coefficients of MnGaInTe4 crystals. Semiconductor Physics, Quantum Electronics and Optoelectronics. 27(2), 189 (2024); https://doi.org/10.15407/spqeo27.02.189.

R. M. Sardarly, O.A. Samedov, A.P. Abdullaev, F.T. Salmanov. Giant dielectric relaxation in TlGaTe2 crystals, Physics of the Solid State, 53, 1564 (2011); https://doi.org/10.1134/S1063783411080269.

N.N. Niftiev, A.O. Dashdemirov, F.M. Mammdov, M.B. Muradov, Dielectric Properties of Layered MnGaInSe4 Single Crystals in an Alternating Electric Field, Surface Engineering and Applied Electrochemistry 59(5), 644 (2023); https://doi.org/10.3103/S1068375523050137.

N.F.Mott, E.A.Davis, Electronic Processes in Non-Crystalline Materials (OUP Oxford, 2012,590 p.); https://books.google.com/books/about/Electronic_Processes_in_Non_Crystalline.html?id=Pl1b_yhKH-YC

S.R. Elliot. Ac conduction in amorphous chalcogenide and pnictide semiconductors. Adv. Phys., 36 (2), 135 (1987); https://doi.org/10.1080/00018738700101971.

N.N. Niftiyev, F.M. Mammadov, R.M. Sardarli, F.T. Salmanov, N.I. Orujov, M.B. Babanly. Dielectric properties of FeGaInSe4 crystal in an alternating electric field. Solid State Communications. 405, 116134 (2025); https://doi.org/10.1016/j.ssc.2025.116134.

N.N. Niftiev, M.A. Alijanov, O.B. Tagiyev, M. B.Muradov. Electrical properties of FeIn2S4, Ukrainian Journal of Physics. 47(11), 69(2002); http://archive.ujp.bitp.kiev.ua/files/journals/47/11/47_11_09.pdf.

H. Bettger, V.V. Bruksin, Hopping Conductivity in Ordered and Disordered Systems (III). Phus. stat. sol. (b), 113(1), 9 (1982); https://doi.org/10.1002/pssb.2221130102.

B.I. Shklovskii A.L. Efros, Electronic Properties of Doped Semiconductors. Springer-Verlag, (1984); https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-662-02403-4.

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-03-27

Як цитувати

Ніфтієв, Н., Маммадов, Ф., Азізова, А., Гашимов, Х., & Бабанли, М. (2026). Діелектричні властивості та електропровідність кристалів FeGa₀.₈In₁.₂Se₄ на змінному струмі. Фізика і хімія твердого тіла, 27(1), 152–157. https://doi.org/10.15330/pcss.27.1.152-157

Номер

Розділ

Фізико-математичні науки

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають