ФОТОЕЛЕКТРИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ МОНОКРИСТАЛІВ Tl_1-xIn_1-xGe_xSe₂ (x = 0.1; 0.20)

Дослідження фотоелектричних властивостей TlInSe₂ та деяких твердих розчинів на їх основі було проведено в роботах [1-3]. Нами досліджувались тверді розчини Tl_1-xIn_1-xGe_xSe₂ (x = 0.1; 0.20), а саме вплив часткового катіонного заміщення іонів In іонами Ge на фотоелектричні властивості. Розглянуто закономірності зміни цих властивостей від температури і складу.

Монокристали твердого розчину Tl_1-xIn_1-xGe_xSe₂ є фоточутливими матеріалами. Кратність фотовідклику до інтегрального світла освітленістю L=10⁴Лк (σ_C / σ_T, де σ_C - провідність при освітленні, σ_T - провідність в темноті) представлена в таблиці 1.

Таблиця 1

Кратність фотовідклику твердого розчину Tl_1-xIn_1-xGe_xSe₂  при Т = 300 К

Рис.1. Cпектральний розподіл фотопровідності кристалів твердого розчину Tl_1-xIn_1-xGe_xSe₂ при Т=100 К

Встановлено, що при температурі 100 К широкі максимуми ФП знаходяться в області фундаментальних переходів і очевидно є максимумами власної фотопровідності, що узгоджується з даними роботи [4].

Таблиця 2. Положення максимумів власної фотопровідності (E_M) і ширина забороненої зони (E_g), встановлена зі спектрів поглинання світла в області фундаментальних переходів твердого розчину Tl_1-xIn_1-xGe_xSe₂

Зміна положення максимуму спектра фотопровідності із зміною х від λ_m =710 нм (при х = 0.1) до λ_m=660 нм (при х = 0.2) обумовлено зміною ширини забороненої зони, що узгоджується з оптичними дослідженнями E_g  методом поглинання світла в області КП (табл.1 [4]).

Проведено дослідження спектрального розподілу фотоструму в діапазоні довжин хвиль 400 – 1100 нм при різних значеннях температури (Рис.2 a,b)

Рис.2а Cпектральний розподіл фотопровідності кристалу 90 mol % TlInSe₂ – 10 mol % SnSe₂

Рис.2в Cпектральний розподіл фотопровідності кристалу 80 mol % TlInSe₂ – 20 mol % SnSe₂

Пояснити однозначно зростання фото чутливості твердого розчину при збільшенні х, на основі одержаних нами експериментальних даних проблематично. Можна лише припустити, що із збільшенням E_g відбувається перерозподіл рекомбінаційного потоку дірок із s - центрів швидкої рекомбінації на r - центри повільної рекомбінації. Роль s - центрів, як правило виконують різні структурні дефекти [5], r - центрів, катіонні вакансії (V_Tl ). Із зростанням E_g розчину може змінюватись відстань між рівнем Фермі і рівнями r - і s - центрів, що впливатиме на їх заповнення носіями і, відповідно, на рекомбінаційні потоки через ці центри.

Як видно із рисунків, із збільшенням температури фотопровідність у всіх досліджуваних зразках твердого розчину збільшується, тобто спостерігається термічна активація фотопровідності. Крім того, фотопровідність твердого розчину в максимумі спектрального розподілу (в нашому випадку власна фотопровідність), також збільшує свою величину із зростанням х (ширини забороненої зони). Ми вважаємо, що розглядувані вище явища зв’язані з перезарядкою фотоактивних центрів в процесі освітлення і нагрівання зразків.

Список літератури

1. A M Badr and I M Ashraf / Spectral photoelectronic features of TlInSe₂ single crystals // Phys. Scr. 86 (2012) 035704
2. Э.М.Годжаев, Г.С.Джафарова / Фотоэлектрические свойства монокристаллов TlIn_1-xPr_xSe₂ (0≤x≤0.04) // Неорганические материаллы. 2009, Т.45, №11. С.1317 – 1319.
3. Э.М.Керимова, Н.З.Гасанов, Л.А.Исмаилзаде, А.И.Гасанов, С.Ф.Байрамов, С.С.Абдинбеков, П.Г.Исмайлова / Фотоэлектрические и оптические свойства монокристаллов твердых растворов (TlGaS₂)_1-x(TlInSe₂)_x // Fizika-riyaziyyat və texnika elmləri seriyası, fizika və astronomiya 2009 №5 с.137-142
4. O.V. Zamurueva, G.L. Myronchuk, G. Lakshminarayana, O.V. Parasyuk, L.V. Piskach, A.O. Fedorchuk, N.S. AlZayed, A.M. El-Naggar, I.V. Kityk / Structural and optical features of novel Tl_{1_x}In_{1_x}Ge_xSe₂ chalcogenide crystals // Optical Materials 37 (2014) 614–620
5. Лашкарев В. Е.. Любченко А.В., Шейнкман М.К. / Неравновесные процессы в фотопроводниках. // К.:Наукова думка, 1981. – 263.с.