Abstract
Optical properties of $Ag_2CdSnSe_4$ and $Ag_2CdSnSe_4:Co^{+2}$ quaternary semiconductor single crystals grown by the chemical transport reaction method were investigated. The analysis of the X - ray powder diffraction measurements showed that these crystals have a wurtzite structure with lattice constants a = 4.357 $\AA$, c = 7.380 $\AA$, for $Ag_2CdSnSe_4$ and a = 4.885 $\AA$, c = 7.374 $\AA$, for $Ag_2CdSnSe_4:CO^{2+}$. The direct band gap at 298K, obtained from the optical absorption measurement, is found to be 1.21 eV for $Ag_2CdSnSe_4$ and 1.02 eV for $Ag_2CdSnSe_4:CO^{2+}$. The shrinkage of the band gap due to Co-doping is observed and is about 190 meV, We observed four absorption bands of $Co^{2+}$ ions in two near infrared regions of optical absorption spectra of $Ag_2CdSnSe_4$:$Co^{+2}$. These absorption bands were assigned as due to electronic transitions between the split energy levels of $Co^{2+}$ ions in $T_d$ crystal field under spin-orbit interactions.
4원 화합물 반도체인 $Ag_2CdSnSe_4$ 및 $Ag_2CdSnSe_4$:$CO^{2+}$ 단결정을 화학수송법으로 성장시켜 광학적 특성을 조사하였다. 성장된 결정들은 wurtzite 결정구조로서 격자상수는 각각 a = 4.357 $\AA$, c = 7.380 $\AA$($Ag_2CdSnSe_4$:$CO^{2+}$)이었다. 298k에서의 광 흡수 측정으로부터 구한 에너지 띠 간격은 순수한 $Ag_2$CdSnSe의 경우 1.21eV, cobalt 불순물로 첨가한 $Ag_2CdSnSe_4$의 경우 1.02ev이었으며, cobalt를 불순물로 첨가함에 따라 190meV의 에너지 띠 간격의 감소를 보였다. $Ag_2CdSnSe_4$ 결정의 광 흡수 스펙트럼에서 4개의 흡수 피크들을 관측하였으며, 이들 피크 들은 $T_d$결정장내에서 스핀 - 궤도결합효과에 의한 $Co^{2+}$ 이온의 분리된 준위사이의 전자전이에 의한 것으로 설명되었다.