Znanstvene vijesti — 31.10.2016.

Svojstva niskotemperaturnog uređenja u 1D poluvodiču (NbSe4)3I

Dvije grupe na Institutu za fiziku su nedavno objavile zajednički rad u časopisu Physical Review B na temu proučavanja faznih prijelaza u poluvodiču (NbSe4)3I tehnikom ultrabrze vremenski razlučive spektroskopije koja je time po prvi put uspostavljena na Institutu. Ovo je ujedno i prva zajednička suradnja dvije grupe koje pokrivaju različite grane fizike: atomsku fiziku i fiziku kondenzirane materije.

Static and dynamic properties of low-temperature order in the one-dimensional semiconductor (NbSe4)3I

D. Dominko, S. Vdović, H. Skenderović, D. Starešinić, K. Biljaković, D. Ristić, M. Ivanda, J. E. Lorenzo, J. Demsar

Physical Review B 94, 104113 (2016). doi: 10.1103/PhysRevB.94.104113

 

Prijašnji radovi na Ramanovoj spektroskopiji i difrakciji x-zraka pokazuju da u izolatoru (NbSe4)3I lančaste strukture postoje dva strukturna prijelaza u osnovno stanje antiferoelektrika (AFE) pomacima Nb5+ iona, slika 1. No, konkretne osobine oba prijelaza, kao ni temperatura nižeg prijelaza još nisu bili do kraja razjašnjeni. Zajedno sa kolegama sa Instituta Ruđer Bošković i u okviru međunarodne suradnje ovaj sistem je detaljnije proučen i tehnikama Raman spektroskopije i difrakcije x-zraka.

Slika 1. a) kristalna struktura (NbSe4)3I, b) proces prijelaza u AFE stanja, c) temperaturna ovisnost otpornosti materijala i d) intenzitet Braggove refleksije (5 0 0) koja bi trebala biti dozvoljena samo za simetriju prethodno potvrđenu ispod temperature T*.

 

U ovom radu su ultrabrzom vremenski razlučivom spektroskopijom (Institut za fiziku, Sveučilištu Mainz), Ramanovom spektroskopijom (Institut Ruđer Bošković, grupa dr. Ivande) i difrakcijom x-zraka (Grenoble Sinkrotron) pažljivo proučena svojstva (NbSe4)3I u relevantnom temperaturnom području (slike 2 i 3). Uz pseudo-Jahn-Teller prijelaz u AFE stanje na TC=274 K rezultati konzistentno pokazuju prijelaz na T*=160 K u snažnije AFE stanje. Rezultati upućuju na to da između T* i TC vladaju snažne termalne fluktuacije pomaka Nb5+ iona, radi čega je antiferoelektrično uređenje slabo, dok ispod T* te se fluktuacije zamrzavaju i sustav prelazi u stanje snažnijeg AFE uređenja (slike 1d i 3).

 

Slika 2. a) dekompozicija vremenskih tranzijenata na komponente, b) temperaturna evolucija fononskih modova na primjeru tri temperature.

Slika 2. a) dekompozicija vremenskih tranzijenata na komponente, b) temperaturna evolucija fononskih modova na primjeru tri temperature.

Slika 3. Fourierova transformacija tranzijenata a) na tri temperature b) na cijeloj temperaturnoj skali.

Slika 3. Fourierova transformacija tranzijenata a) na tri temperature b) na cijeloj temperaturnoj skali.

IF Ⓒ 2017 Ndoc Deda