Шановний користувач порталу!
Для вашої зручності ми запустили нову систему відображення формул в тексті. Дана система використовує найновіші технології. Якщо у вас виникли проблеми з відображенням формул спробуйте оновити свій веб-браузер до останньої версії. Або скористайтесь іншим браузером.

Команда проекту INFORUM.IN.UA пропонує використовувати для роботи з порталом браузер Mozilla Firefox.
Ми постійно вдосконалюємось та докладаємо максимум зусиль для Вашої комфортної роботи. Якщо у Вас є побажання чи ідеї з покращення роботи порталу напишіть нам.
УДК 621.315.592

КІНЕТИКА ФОТОПРОВІДНОСТІ В КРИСТАЛАХ Ag2In2Si(Ge)Se6

Замуруєва О. В.
Східноєвропейський національний університет імені Лесі Українки, м.н.с.
Кадлубицкий А. О.
Східноєвропейський університет імені Лесі Українки
Мирончук Г.Л.
Східноєвропейський національний університет, к.ф-м.н., доцент кафедри експериментальної фізики та інформаційно-вимірювальних технологій
Вілюс Вертяліс
Вільнюський університет

В останні роки халькогенідні напівпровідникові сполуки групи AIBIIIX2VI привернули увагу завдяки їх можливому застосуванню, як матеріалів, що діють у видимій та інфрачервоній області спектру [1, 2]. Експериментальні результати показують, що фізичні властивості цих кристалів визначаються здебільшого точковими дефектами кристалічної решітки [3]. Використання твердих розчинів на основі  сполук групи AIBIIIX2VI дає можливість розширити межі їх практичного застосування в оптоелектроніці [4, 5].

В роботі представлені експериментальні дані кінетики фотопровідності Ag2In2Si(Ge)Se6. Кристали вирощенні методом Бріджмена-Стокбаргера. Вимірювання кінетики ФП здійснювалось в температурному інтервалі Т=77 – 300К при збудженні зразка світлом з домішкової області.

При збудженні прямокутними імпульсами релаксаційні процеси мають складний довготривалий характер, який можна пояснити наявністю неоднорідностей в кристалах твердих розчинів Ag2In2Si(Ge)Se6 .

Релаксація домішкової ФП описується за експоненціальним законом, при цьому час для кінетики наростання τн менший за час кінетики спаду τс, що призводить до асиметрії кривих. Вказані особливості кінетики наростання та спаду ФП для кристалів Ag2In2Si(Ge)Se6 представлені на (рис. 1 − 2).

Рис. 1. Кінетика наростання фотопровідності в кристалах Ag2In2SiSe6 і Ag2In2GeSe6 при різних температурах

Кінетика наростання і спаду ФП для кристалів Ag2In2Si(Ge)Se6  має складний часовий характер. При домішковому збудженні в напівпровідниках криві наростання описуються рівнянням [6]:

Please use another browser to view content, (1)

де ∆ σst  − стаціонарна нерівноважна провідність, τ1 - час релаксації фотопровідності після початку освітлення. Великі значення τ1  (~ 101с) говорять про участь в релаксації ФП пасток: рівнів прилипання, рекомбінаційних рівнів або рекомбінаційних бар’єрів.

Рис. 2. Кінетика спаду фотопровідності в кристалах Ag2In2SiSe6 і Ag2In2GeSe6 при різних температурах

Після виключення засвітки спостерігається кінетика спаду ФП, де можна виділити дві прямолінійні ділянки, що характеризують наявність двох каналів рекомбінації нерівноважних носіїв заряду. Процес релаксації в такому випадку описується сумою двох експонент:

Please use another browser to view content, (2)

де A≈B≈∆ σct  . Час τ3  та τ4  визначали за нахилом прямолінійних ділянок залежності провідності від часу в напівлогарифмічному масштабі (рис.3).

Наявність двох експонент свідчить про участь в рекомбінаційних процесах двох типів центрів захоплення (пасток) з різними перерізами, які створюють рівні енергії в забороненій зоні. Таким чином релаксація ФП досліджуваних зразків характеризується «швидкою» та «повільною» складовою.

Таблиця 1. Часові параметри релаксаційних процесів в кристалах Ag2In2SiSe6 і Ag2In2GeSe6

Ag2In2SiSe6

Ag2In2GeSe6

T, К

τ1, с

τ2, с

τ3, с

τ4, с

T, К

τ1, с

τ2, с

τ3, с

τ4, с

100

3,5

7

1,6

6

100

1,3

3,3

1

4

180

2

4

1,2

4

140

0,5

0,7

0,3

3

220

0,5

1,3

0,4

3

220

0,2

0,3

0,2

0,9

300

0,3

0,5

0,2

1

300

0,1

0,2

0,07

0,4

 

Висновки. В кристалах Ag2In2SiSe6 і Ag2In2GeSe6 має місце довготривала релаксація. Проаналізовано релаксаційні криві, на основі яких отримано час наростання та час спаду ФП. Релаксаційні процеси зумовлені переходами електронів на дефектні центри.

 

Робота виконана за підтримки Міністерства освіти та науки України (Договір М/106-2014 від 23.06.2014 року).

 

Список літератури

  1. Electrodeposition of AgInSe2 films from a sulphate bath / Ueno Y. [et al.]  // Thin Solid Films. – 1990. – V. 189. – №. 1. – P. 91-101.
  2. Lerner L. S. CuGaSe2 and AgInSe2: Preparation and properties of single crystals / Lerner L. S. // Journal of Physics and Chemistry of Solids. – 1966. – V. 27. – №. 1. – P. 1-8.
  3. Koughia K.V. In: Advances in Disodered Semiconductors: Transport, Correlation and Structural Defects / K.V. Koughia, I.S. Shlimak // ed. by H. Fritzsche World Scientific Publishing Company – 1990. – V. 3. – P. 213.
  4. Lekse J. W. Understanding solid-state microwave synthesis using the diamond-like semiconductor, AgInSe2, as a case study / Lekse J. W., Pischera A. M., Aitken J. A.  // Materials research bulletin. – 2007. – V. 42. – №. 3. – P. 395-403.
  5. Synthesis and characterization of AgInSe2 for application in thin film solar cells / Mustafa H. et al.  // Thin solid films. – 2007. – V. 515. – №. 17. – P. 7001–7004.
  6. Рывкин С. М. Фотоэлектрические явления в полупроводниках / С. М. Рывкин. – М.: Физматгизд, 1963. – 496 с.
Коментарі до статті:
Павло Шигорін [27.01.2015 15:01]
Шановні колеги! У мене запитання: яким чином наявність неоднорідностей в кристалах твердих розчинів розглянутих у роботі сполук при збудженні їх прямокутними імпульсами визначає складний довготривалий характер релаксаційних процесів? які саме релаксаційні процеси? і у чому полягає їх складність?
Сергій Данильчук [28.01.2015 20:19]
Запитання: Чи встановлювали ви, на основі одержаних результатів типи дефектних рівнів та їхні енергії іонізації? Дякую
Оксана Замуруєва [29.01.2015 00:22]
Відповідь до Павло Шигорін: Складні релаксаційні криві ФП пов`язані з наявністю в досліджуваних кристалах значною концентрацією технологічних структурних дефектів. Тому врахувавши, що основним каналом рекомбінаційних процесів є переходи електронів на дефектні центри можна сказати, що зростання часу релаксації залежатиме від наявності неоднорідностей в кристалах. У нашому випадку (неоднорідний напівпровідник) існують кілька рекомбінаційних складових, які змінюють часову залежність ФП, а саме складаються з двох процесів релаксації: «швидкий» і «повільний». В цьому і полягає складність досліджуваної релаксації.
Оксана Замуруєва [29.01.2015 00:37]
Відповідь до Сергій Данильчук: Час релаксації ФП експоненційно зменшується з ростом температури при наявності центрів прилипання, що дозволило за даними експерименту оцінити величину енергетичного бар’єру, значення якого виявились близькими до значень енергії активації, що визначалась за температурною залежністю питомої темнової електропровідності.
Андрій Кримусь [29.01.2015 10:50]
Поясніть будь ласка що описує час τ2
Ганна Махновець [29.01.2015 20:19]
Скажіть, будь ласка, чому час для кінетики наростання τн менший за час кінетики спаду τс? Дякую.
Оксана Замуруєва [29.01.2015 23:30]
Відповідь на зипитання Андрій Кримусь: τ2 – це час релаксації наростання, так як на кривих наростання фотопровідності можна виділити дві прямолінійні ділянки. Початкова стадія наростання фотопровідності відбувається з характерним часом τ1 – визначається за нахилом прямої, а приблизно через 10 с після початку освітлення час релаксації фотопровідності набуває значень τ2 , який визначається за нахилом другої прямої.
© inforum.in.ua, 2014 - 2018
Розробка : "Almeis" ICA
+38 (066) 426 31 33
+38 (093) 391 11 36
43020, УКРАЇНА,
Волинська обл., м. Луцьк,
вул. Московська, 67-2
inforum.in.ua@ukr.net
inforuminua
www.fb.com/inforuminua