ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Интерес к полупроводниковому соединениюcuinse₂обусловлен тем, что этот материал является перспективным для использования в качестве высокоэффективных преобразователей солнечной энергии. Кристаллы халькоперитаcuinse₂можно получить в стехио- и нестехиометрических составах, тем самым управляя физическими и физико-химическими свойствами.

Целью настоящей работы является исследование температурной зависимости термоэдс р- иn-типа монокристалловcuinse₂до и после отжига в интервале температур 77-300 К. Монокристаллыcuinse₂были выращены методом Бриджмена.

Рис.1 Дифрактограмма порошкаcuinse₂.

Качественный анализ химических элементов монокристалловcuinse₂, исследованный на рентгеновском аналитическом коротковолновом спектрометре СПАРК-2М (точность измерения 10 ^-4%), показал наличие характеристических линий соответствующих только элементамcu,in,se. Исследование структурных свойствcuinse₂были проведены на установке ДРОН-2 методом рентгеновского фазового анализа (РФА) на излученииcuК_a(l_ср=1,54178Е) с использованием никелевого фильтра в области углов 2q= 15-100 ^о, а идентификация фаз по данным таблицыycpds. На дифрактограммах порошкаcuinse₂присутствует серия линий структуры халькоперита 112, 200/204, 312/116, 400/008, 316/332 (рис.1).

На грани монолитного образца вырезанного перпендикулярно оси роста из средней части слитка присутствует только одиночный рефлекс соответствующий направлению. Результаты исследования РФА показали, что полученные кристаллы являются однофазными и однородными. Полученные образцы р- иn-типа проводимости имели подвижностьm_р=80 см/ВЧс,m_n=200cм/ ВЧс и концентрацию носителей p=2·10 ¹⁶см ^-3 иn=5·10 ¹⁷см ^-3 при Т=300 К. Отжиг полученных образцов был произведен при Т=550 ^оС иt=3 часа на воздухе.

На рис. 2 представлены температурные зависимости термоэдс р- иn-типаcuinse₂до отжига (1,1 ^') и после отжига (2,2ў) соответственно.

Рис. 2. Термоэдс монокристалловcuinse₂.

1-р-тип, 2-р-тип после отжига

1 ^'-n-тип, 2 ^э-n-тип после отжига.

Полученные экспериментальные данные обладают рядом особенностей. На температурных зависимостях термоэдс р- иn-типаcuinse₂наблюдается минимум при Т_pmin=120kдля р-типа и Т_nmin=140Кn-типа.

В области Т_pmax=220kи Т_nmax=240К наблюдаются максимальные значения термоэдс р- иn-типа, соответственно. При температурах выше Т_pmaxи Т_nmaxнаблюдаются незначительный спад термоэдс. Отжиг образцов приводит к увеличению значений термоэдс р-cuinse₂и уменьшению значений термоэдсn-cuinse₂, а также к некоторому сглаживанию минимумов термоэдс.

Возрастание термоэдс в интервале 120К<><220kдля>₂и 140К<><240к>₂согласуется с теорией эффекта увеличения изложенной выше. Возрастание термоэдс с понижением температуры Т<120к для="">₂и Т<140к>₂может быть объяснено эффектом увлечения носителей заряда акустическими фононами при значительном уменьшении концентрации носителей заряда.

Небольшой спад термоэдс с ростом Т>220К для р-cuinse₂и Т>240К дляn-cuinse₂обусловлен температурной зависимостью подвижностиm_риm_nносителей в связи с ростом вклада рассеяния на тепловых колебаниях решетки.

Отжиг на воздухе приводит в этих материалах к уменьшению количества собственных дефектов с одной стороны и одновременному "легированию" кислородом воздуха с другой стороны. Кислород вcuinse₂замещает атомы селена и является акцепторной примесью, что и сказывается в зависимости от отжига повышением термоэдс р-cuinse₂связанной с повышением концентрации дырок, и повышением степени компенсации и соответственно уменьшением концентрации электронов вn-cuinse₂. Одновременно с этим наблюдается сглаживание минимума термоэдс, что объяснимо действием дефектов кристаллической решетки вносимых акцепторной примесью кислорода и увеличением рассеивания носителей заряда.