ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Халькоперитcuinse₂- радиационно стойкий, прямозонный полупроводник с большим коэффициентом оптического поглошения, и является перспективным материалом для использования в качестве высокоэффективных преобразователей солнечной энергии. В настоящее время на основе полупроводникового материалаcuinse₂получены структуры с эффективностью преобразования 18%. Кристаллы халькопиритаcuinse₂можно получить в стехио- и нестехиометрических составах, тем самым управляя физическими и физико-химическими свойствами.

Целью настоящей работы является исследование электрических и фотоэлектрических свойств монокристаллов р-типаcuinse₂, выращенных видоизмененным методом Бриджмена.

Качественный анализ химических элементов монокристалловcuinse_2,исследованный на рентгеновском аналитическом коротковолновом спектрометре СПАРК-2М (точность измерения 10 ^-4%), показал наличие характеристических линий соответствующих только элементамcu,in,se. Исследования 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 халькопирита 112, 200/204, 312/116, 400/008, 316/332 (рис.1).

Рис.1 Дифрактограмма порошкаcuinse₂.

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. Тип проводимости в выращенных кристаллах определяется знаком термоэдс. Полученные образцы р-типа проводимости имели подвижностьm_р=80 см ²/ВЧс и концентрацию носителей p=2·10 ¹⁶см ^-3 при Т=300 К.

Электрические и фотоэлектрические свойства монокристалла р- cuinse₂ исследованы на модернизированной установке КСВУ-23. Образец помещался в специализированный вакуумный криостат. Измерения выполнялись в температурном интервале Т=77-300К. Омические контакты изготовлялись впайкой чистого индия. По тангенсам ₁и ₂ угла наклона температурной зависимости теплового тока ig( i _t)= f(10 ³/ t) вычислены энергии активации носителей Е ₁=8 mev и Е ₂=220 mev

Механизм рассеяния носителей заряда в р-cuinse₂в ввиду нарушения строгой периодичности поля решетки в результате наличия в ней различных дефектов носит сложный характер. В области низких температур подвижность дырок растет пропорционально Т ^3/2, что свидетельствует о рассеянии на ионах собственных дефектов. При повышении температуры подвижность проходит через максимум и уменьшается, что говорит о доминирующем влиянии рассеяния на акустических фонах.

Спектр фотопроводимости кристаллов р-cuinse₂приt₁=77К и Т ₂=300К представляют собой широкую полосу. Фотопроводимость растет в области соответственного поглошения приegoпт=10,3эВ, оцененнного из длинноволнового края. С дальнейшим ростом (hv) фотопроводимость убывает, что связано с механизмами поверхностной рекомбинацией носителей заряда.

При снижении температуры с Т=300К до Т=77К наблюдается рост фотопроводимости в интервале энергии 0,95эВ<><1,25эв, что="" связано="" с="" повышением="" подвижности="" носителей="">

На спектральной зависимости фотоэдс р-cuinse₂при Т=77К обнаружен резкий рост фотоэдс в области собственного поглошения материала. Оптическая ширина запрещенной зоны материала составила Еgoпт=1,03эВ. Некоторое снижение фотоэдс с ростомhv>1,03эВ связано с усилением рекомбинации носителей заряда на поверхности образца. На температурной зависимости логарифма фотоэдс в области Т=77-300К можно выделить две области:

1)ростigu_фсвязанную с генерацией носителей заряда; 2) гашениеiguсвязанную с изменением механизма рассеяния носителей заряда и увеличением сечения захвата собственных дефектов с ростом Т.

Определены энергии активации Е ₁=6mэvи Е ₂=400mэvфотоэдс монокристалла р-cuinse_2.