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
- Electrodeposition of AgInSe2 films from a sulphate bath / Ueno Y. [et al.] // Thin Solid Films. – 1990. – V. 189. – №. 1. – P. 91-101.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Рывкин С. М. Фотоэлектрические явления в полупроводниках / С. М. Рывкин. – М.: Физматгизд, 1963. – 496 с.
