TlInSe2 – ізоелектронні аналоги відомих напівпровідників групи AIIIBIIIC2VI. Вони є перспективними матеріалами для розробки на їх основі приймачів випромінювання для видимої, ближньої-ІЧ та рентгенівської областей спектра, а також для сонячних елементів з високим ККД. Інтерес до цієї сполуки обумовлений також сильною анізотропією їх фізичних властивостей [1]. З огляду на це розширення класу саме шаруватих напівпровідників типу AIIIBIIIC2VI, в тому числі TlInSe2, отримання досконалих монокристалів і подальше вивчення комплексу їх фізичних властивостей - актуальні завдання в галузі напівпровідникового матеріалознавства.
Метою роботи було дослідження впливу зміни складу легуючої домішки сполуки твердих розчинів систем TlInSe2-ZnSe2, TlInSe2-CdSe2, TlInSe2-HgSe2 на їх оптичні властивості, що дає важливу інформацію про природу та спектр енергетичних рівнів, локалізованих у забороненій зоні досліджуваних напівпровідників [2].
Результати досліджень: монокристали Tl1-xIn1-xXxSe2 (X-Zn, Cd, Hg) (х=0,02), були вирощені методом Бріджмена-Стокбаргера. Для вивчення спектрів оптичного поглинання отриманих твердих розчинів зразки сколювалися від монокристалічного злитка і мали форму тонких пластинок. Слід сказати, що всі зазначені склади мали шарувату структуру, що дозволяло отримувати якісні однорідні зразки. TlInSe2 плавиться конгруентно при температурі 1053 К і кристалізується в тетрагональній ґратці типу TlSe, просторова група симетрії I4/mcm. Усі бінарні селеніди – конгруентні сполуки з температурами плавлення 1520 (ZnSe), 1239 (CdSe), 1022 К (HgSe), можуть існувати в структурах сфалериту (ПГ F-43m для ZnSe, CdSe, HgSe) чи вюрциту (ПР P63mc для ZnSe, CdSe). Досліджено закономірності зміни оптичних спектрів поглинання світла в даних кристалах, оцінено ширину забороненої зони, параметр Е0 та розраховано термічний коефіцієнт зміни ширини забороненої зони (табл.1). Як видно з таблиці 1 – із збільшенням температури ширина забороненої зони збільшується у всіх сполуках, легованих Zn, Cd, Hg, крім того Еg збільшується із збільшенням атомного номера від Zn до Hg. Використовуючи склоподібну модифікацію правила Урбаха (1), ми визначили параметр Е0, який пов'язаний з крутизною густини локалізованих станів в хвостах енергетичних зон.Please use another browser to view content (1)
Таблиця 1
|
Зразок |
Т, K |
Еg, eВ |
Е0, еВ |
dЕg/dT, еВ / К, 10-4 |
|
Tl1-xIn1-xZnxSe2 |
100 |
1.36 |
0.1 |
2.5 |
|
150 |
1.37 |
0.1 |
||
|
200 |
1.39 |
0.099 |
||
|
250 |
1.40 |
0.093 |
||
|
300 |
1.41 |
0.093 |
||
|
Tl1-xIn1-xCdxSe2
|
100 |
1.37 |
0.19 |
3.3 |
|
150 |
1.38 |
0.18 |
||
|
200 |
1.40 |
0.16 |
||
|
250 |
1.42 |
0.16 |
||
|
Tl1-xIn1-xHgxSe2 |
100 |
1.46 |
0.15 |
2 |
|
150 |
1.47 |
0.14 |
||
|
200 |
1.48 |
0.14 |
||
|
250 |
1.49 |
0.13 |
||
|
300 |
1.5 |
0.12 |
Отже, в даній роботі досліджено вплив зміни складу сполуки системи Tl1-xIn1-xXxSe2 (X-Zn, Cd, Hg) (x=0.02) на спектральний розподіл коефіцієнта поглинання в діапазоні температур 100-300К та встановлено, що із збільшенням температури та із збільшенням порядкового номера хімічного елемента ширина забороненої зони збільшується у сполуках Tl1-xIn1-xXxSe2 (x=0.02), легованих Zn, Cd, Hg. Аналіз краю поглинання дає можливість стверджувати, що він добре описується правилом Урбаха. Крім того, апроксимація кривих поглинання показує, що вони не перетинаються, з цього факту слідує те, що за розмиття краю відповідає статичний безлад у даних кристалах.
Список літератури:
1. Оптичні властивості кристалів Tl1-xIn1-xSnxSe2 (x=0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 05) / І. Кітик, Г. Мирончук, О. Парасюк, С. Данильчук, В. Божко, О. Замуруєва // Наук. вісн. Cхідноєвроп. нац. ун-ту ім. Лесі Українки. Сер. Фіз. науки. – 2013. – № 2(251). – С. 3–10.
2. Structural and Optical Features of Novel Tl1-xIn1-xGexSe2 Chalcogenide Crystals / 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 // Opt. Mater. – 2014. – Vol. 37. – P. 614–620.
