При дослідженні фазової діаграми системи AgGaS2–CdS [1] встановлено нову тетрарну фазу AgCd2GaS4, яка плавиться інконгруентно при 1284 К, ПГ Pmn21. Область гомогенності AgCd2GaS4 знаходиться в діапазоні концентрацій 64-79 мол.% CdS.
Для одержання монокристалів AgCd2GaS4 використовувались горизонтальний та вертикальний варіанти методу Бріджмена-Стокбаргера. Вихідний склад шихти вибирався із поля первинної кристалізації тетрарної сполуки і складав 60-64 мол.% CdS. Попередньо одержаний сплав, який синтезувався з високочистих елементів розтирали до порошкоподібного стану та засипали в попередньо підготовлений кварцовий контейнер із конусоподібним дном. Для запобігання взаємодії розплаву із матеріалом контейнера проводили його графітизацію піролізом ацетону. При використанні вертикального варіанту методу Бріджмена-Стокбаргера температура верхньої зони складала 1350 К, нижньої – 1020 К, температурний градієнт печі на фронті кристалізації – 18-25 К/см, швидкість росту 2-5 мм/добу. Отримані булі складалася з двох частин: нижня – монокристал тетрарної сполуки, а верхня – це закристалізована евтектика AgGaS2+AgCd2GaS4. У найбільш вдалих експериментах довжина отриманих монокристалічних буль становили до 40 мм (діаметр до 9 мм).
Горизонтальним варіантом одержання кристалів AgCd2GaS4, який реалізований на промисловій установці для вирощування монокристалів DN-12. Контейнер із підготовленою шихтою розміщували у нахиленій під кутом 12º печі. Після гомогенізації розплаву починали переміщення контейнеру по горизонталі зі швидкістю 2 cм/добу. Температура зони росту становила 1420 K. Температурний градієнт на фронті кристалізації становив 24 K/cм. Після досягнення ізотермічної зони при 870 K кристали відпалювали упродовж 250 год, і потім охолоджували до кімнатної температури зі швидкістю 100 K/добу. В результаті отримували монокристали або монокристалічні блоки із розмірами (15х8х8), придатними для фізичних досліджень.
Кількісний та якісний EDAX аналіз монокристалів був проведений на скануючому електронному мікроскопі Philips 515-PV9800. Для аналізу із булі вибиралися монокристали із трьох різних частин булі – із початку конуса (зраз.1), точно із середини (зраз.2) та із частини, що безпосередньо контактувала із евтектикою (зраз.3). Відхилення від стехіометрії спостерігається вздовж кристала AgCd2GaS4, що є закономірним для подібних систем. В свою чергу воно веде до виникнення хвостів щільності електронних станів в забороненій зоні [2, 3]. Дослідження частотної залежності коефіцієнта поглинання світла у досліджуваних зразках показало, що в області вікон пропускання світла hv <1,8 еВ коефіцієнт поглинання має близькі значення α ≈ 7 – 10 см-1 у різних зразках, що обумовлене розсіюванням і поглинанням світла різними дефектними комплексами і іншими структурними пошкодженнями кристалічної ґратки. Нижче області сильного поглинання залежність α(hυ) є експоненційна.
Ширина забороненої зони, оцінена при 293 К за положенням краю смуги власного поглинання для α=400 см-1 становить 2,18 еВ; 2,22 еВ; 2,28 еВ для зразків 1, 2, 3 відповідно. Збільшення ширини забороненої зони в досліджуваних зразках обумовлена розподілом хімічних компонент монокристала AgCd2GaS4.
Список літератури:
1. S.I. Chykhrij, O.V. Parasyuk, V.O. Halka, J. Alloys Comp. - 2000. - V.312/1-2. – P. 189-195.
2. Электронная теория неупорядоченных полупроводников / [В. Л. Бонч-Бруевич, И. П. Звягин, Р. Кайпер и др.] – М. : Наука, 1981. – 672 с.
3. Мотт Н. Электронные процессы в некристаллических веществах / Н. Мотт, Е. Девис; [пер. с англ. Б. Т. Коломийца]. – М. : Мир, 1974. – 472 с.
