Signatures for coexistence of monoclinic and hexagonal phases in GaTe nanoflakes

单斜晶系 材料科学 光致发光 六角相 拉曼光谱 声子 光电子学 相(物质) 激子 异质结 晶体结构 凝聚态物理 结晶学 六方晶系 化学 光学 物理 有机化学
作者
Hongyan Yan,Chengbing Qin,Liantuan Xiao
出处
期刊:Chinese Journal of Chemical Physics [Chinese Physical Society]
卷期号:35 (6): 893-899
标识
DOI:10.1063/1674-0068/cjcp2102036
摘要

The burgeoning two-dimensional (2D) layered materials provide a powerful strategy to realize efficient light-emitting devices. Among them, gallium telluride (GaTe) nanoflakes, showing strong photoluminescence (PL) emission from multilayer to bulk crystal, relax the stringent fabrication requirements of nanodevices. However, detailed knowledge on the optical properties of GaTe varies as layer thickness is still missing. Here we perform thickness-dependent PL and Raman spectra, as well as temperature-dependent PL spectra of GaTe nanoflakes. Spectral analysis reveals a spectroscopic signature for the coexistence of both the monoclinic and hexagonal phases in GaTe nanoflakes. To understand the experimental results, we propose a crystal structure where the hexagonal phase is on the top and bottom of nanoflakes while the monoclinic phase is in the middle of the nanoflakes. On the basis of temperature-dependent PL spectra, the optical gap of the hexagonal phase is determined to be 1.849 eV, which can only survive under temperature higher than 200 K with the increasing phonon population. Furthermore, the strength of exciton-phonon interaction of the hexagonal phase is estimated to be 1.24 meV/K. Our results prove the coexistence of dual crystalline phases in multilayer GaTe nanoflakes, which may provoke further exploration of phase transformation in GaTe materials, as well as new applications in 2D light-emitting diodes and heterostructure-based optoelectronics.

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