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Electronic and related properties of crystalline semiconducting iron disilicide

Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics, P. Browka 6, 220027 Minsk, Belarus
Journal of Applied Physics (Impact Factor: 2.21). 06/1996; DOI: 10.1063/1.362436
Source: IEEE Xplore

ABSTRACT Band structure calculations for β‐FeSi 2 have been performed by the linear muffin‐tin orbital method within the local density approximation scheme including exchange and correlation effects. A detailed analysis of the conduction and valence band structure around high‐symmetry points has shown the existence of a quasidirect band gap structure in the material. It is experimentally confirmed that between the threshold energy of optical interband transition of 0.73 eV and the first direct gap transition with appreciable oscillator strength at about 0.87 eV there is a region in which direct transition of low oscillator strength and indirect transitions overlap. That explains the tricky behavior of β‐FeSi 2 in experimental investigations demonstrating it to be either a direct or indirect gap semiconductor. © 1996 American Institute of Physics.

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    ABSTRACT: Die Ziele dieser Arbeit waren die Optimierung der Synthese und die Herstellung von Einkristallen von (ß-FeSi2, einer für praktische Anwendungen interessanten halbleitenden Phase, sowie deren strukturelle und physikalische Charakterisierung. Zudem sollte untersucht werden, ob Dotierungen mit Übergangsmetallen gemäß Fe1-xMxSi2 möglich sind. Die Herstellung von Einkristallen erfolgte über chemischen Transport. Als optimale Bedingungen wurden die Verwendung von Iod als Transportmittel bei einem Ioddruck von 4 bar und eines Temperaturgefälles von T2 = 1273 K nach T1 = 1073 K gefunden. Als Bodenkörper im Quellenraum kann ein Eduktgemisch aus Fe2Si5 und FeSi oder ein Gemisch der Elemente eingesetzt werden. Entgegen der Literatur waren hier beim Einsatz der Elemente die Ausbeuten in Anzahl und Größe der Kristalle bedeutend günstiger. Die erhaltenen Kristalle (dünne Nadeln und längliche Plättchen) wurden röntgenographisch als (ß-FeSi2 identifiziert. Zur Charakterisierung der Kristalle wurde mit Diffraktometerdaten eine Strukturbestimmung durchgeführt, speziell auch zur Klärung von Zwillingsproblemen, über die unter Hinweis auf die pseudotetragonale Metrik berichtet wurde. Im Wesentlichen wurden die publizierten Strukturdaten bestätigt, nicht jedoch die Angaben zur Zwillingsbildung. Die ESR-Messungen mit den nadel- und plättchenförmigen Kristallen zeigten, dass sich alle erhaltenen ESR-Spektren sehr gut auf der Grundlage von Einkristallen interpretieren lassen, allerdings sind in der Struktur kristallographisch äquivalente Positionen magnetisch nicht äquivalent. Weiterhin wurden elektrische und optische Eigenschaften untersucht. Laut Impedanzspektroskopie handelt es sich bei (ß-FeSi2 um einen Halbleiter mit vorwiegend elektronischen Anteilen an der Leitfähigkeit und es wurde bei den untersuchten Kristallen zum ersten mal eindeutig Photolumineszenz festgestellt. Zur Dotierung wurden zahlreiche Transportexperimente in Gegenwart von Ti, V, Cr, Mn, Co, Ru und Os durchgeführt
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    ABSTRACT: A detailed theoretical study of electronic properties of chromium disilicide CrSi2 under isotropic and anisotropic pressure has been performed by means of linearized augmented plane wave method. It has been found that in case of isotropic deformation the indirect and first direct gaps decrease linearly with the rise of the pressure but with different rates. A similar behavior was observed for uniaxial stress, while this dependence is more complicated and not linear. When the crystal structure is being 106% stretched, chromium disilicide becomes a direct-gap semiconductor with energy gap of about 0.31 eV.
    Microelectronic Engineering 10/2002; 64(1-4):219-223. · 1.22 Impact Factor
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    ABSTRACT: Structural, electronic and optical properties of semiconducting rhenium silicide (ReSi1.75) with various distributions of the silicon vacancies have been theoretically studied by means of ultrasoft pseudopotential and full-potential linearized augmented plane wave methods. We have found that the band dispersion is affected by vacancy positions, while the dielectric function and reflectivity display similar shapes for all considered variants, that can explain the rather scattered available experimental data on the gap value. Comparison between the calculated and ellipsometrically measured dielectric function and reflectivity on ReSi1.8 polycrystals grown by the Czochralski technique shows a good agreement.
    Journal of Physics Condensed Matter 01/2004; 16(3):303. · 2.22 Impact Factor