Acoustic and optical phonons in quasi-two-dimensional MPS3 antiferromagnetic semiconductors

声子 凝聚态物理 布里渊区 材料科学 反铁磁性 半导体 拉曼光谱 拉曼散射 带隙 光学 光电子学 物理
作者
Dylan Wright,Zahra Ebrahim Nataj,Erick Guzman,Jake W. Polster,Menno Bouman,Fariborz Kargar,Alexander A. Balandin
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:124 (16)
标识
DOI:10.1063/5.0205946
摘要

We report the results of the investigation of the acoustic and optical phonons in quasi-two-dimensional antiferromagnetic semiconductors of the transition metal phosphorus trisulfide family with Mn, Fe, Co, Ni, and Cd as metal atoms. The Brillouin–Mandelstam and Raman light scattering spectroscopies were conducted at room temperature to measure the acoustic and optical phonon frequencies close to the Brillouin zone center and the Γ−A high symmetry direction. The absorption and index of refraction were measured in the visible and infrared ranges using the reflectometry technique. We found an intriguing large variation, over ∼28%, in the acoustic phonon group velocities in this group of materials with similar crystal structures. Our data indicate that the full-width-at-half-maximum of the acoustic phonon peaks is strongly affected by the optical properties and the electronic bandgap. The acoustic phonon lifetime extracted for some of the materials was correlated with their thermal properties. The results are important for understanding the layered van der Waals semiconductors and assessing their potential for optoelectronic and spintronic device applications.
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