Электронно-энергетическая структура и взаимодействие электронных состояний в полупроводниковых соединениях сложного состава

• Автор: Дубейко, Вячеслав Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 210 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1 Обзор кристаллографических данных, физических свойств и электронно-энергетической структуры сложных полупроводниковых халькогенидов и их твердых растворов.
1.1. Соединения типа А'в"|С5’ и ВеС№ со структурой халькопирита. Теоретический расчет кристаллографических параметров в этих соединениях с использованием атомных радиусов.
1.2. Кристаллическая структура некоторых соединений с медью: СиО, Си20, СиР2, СиО, Сив, Си28е.
1.3. Соединения типа АНВС со структурой шпинели (С<11п284) и "дефектного" халькопирита (С<Юа284) и соединение 1пР84 ео структурой дважды "дефектного" халькопирита.
1.4. Перспективные в оптоэлектронике фосфорсодержащие сульфиды Т13Р84, 8п2Р286 и сульфиды семейства ТАв (ПАяЗг, ТЬАяЗз, Т13А884).

1.5. Твердые растворы на основе соединений типа А’ВШС".

Глава 2 Методика расчета плотностей электронных состояний и рентгеновских спектров поглощения в сложных полупроводниковых халькогенидах и их твердых растворах.

2.1. Кластерная версия приближения локального когерентного потенциала (ЛКП).

2.2. Использование самосогласованных потенциалов и приближения полного многократного рассеяния в расчетах плотностей электронных состояний и рентгеновских спектров поглощения сложных полупроводников (программа РЕРР8).
2.3. Применение метода многократного рассеяния ограниченной кратности в программе РЕРР7 для расчета рентгеновских спектров поглощения в некоторых халькопиритоподобных соединениях.

Глава 3 Зависимость электронно-энергетической структуры
полупроводников со структурой халькопирита от кристаллографических параметров и теоретические расчеты р-с1 резонансного взаимодействия для различных кристаллических структур.
3.1. Влияние длины связи анион - благородный металл на р-6 резонансное взаимодействие в халькопиритах А:ВШС”.
3.2. Зависимость ширины запрещенной полосы Ев в соединениях типа
от длины связи ВШ-СУ1.
3.3. Особенности электронно-энергетического строения
гипотетического халькопирита ВеСМ2 в сравнении с ЭЭС его изоэлектронных и изоструктурных аналогов - элементарного алмаза и бинарного ВМ.
3.4. Исследование р-б резонансного взаимодействия в ряде соединений меди с различной кристаллической структурой.
3.5. Интерпретация спектров оптического отражения ЩЕ) на основе теоретических расчетов комбинированной плотности состояний.
3.5.1. Экспериментальное определение действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости.
3.5.2. Теоретический расчет диэлектрической проницаемости среды в полупроводниках.
Глава 4 Электронно-энергетическая структура и химическая связь сложных полупроводниковых халькогенидов.
4.1. Комплексное исследование электронно-энергетического строения соединений 1п283 и С61п284, кристаллизующихся в структуре шпинели.
4.2. Электронно-энергетическая структура ряда
халькопиритоподобных соединений AgGaS2 - СбОа234 - 1пР84.
4.3. Особенности химической связи в фосфорсодержащих сульфидах 1пР84, Т13Р84 и 8п2Р286. ■
4.4. Расчеты плотностей электронных состояний и рентгеновских спектров поглощения в соединениях семейства ТАв.

Глава 5 Исследование зависимости ширины запрещенной полосы
Ед в твердых растворах на основе соединений типа А,ВШС]“.
5.1. Квантово-механические расчеты электронно-энергетической структуры в халькопиритоподобных твердых растворах СиОа^Бе^Д в приближении виртуального кристалла.
5.2. Интерпретация нелинейной зависимости ширины запрещенной полосы Ев в твердых растворах .
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
римость в системе СиОаБг - А§ОаБ2, т.е. существование при любой концентрации л: твердых растворов CuxAg1_xGaS2 подвергалась сомнению [6, 86]. Интерес к этим растворам и близким к ним по составу изоструктурным (структурный тип халькопирита) и изоэлектронным твердым растворам СихА§1.х1п82 [90] и Си>^1..х1п8е2 [91] связан, во-первых, с наличием важных оптических свойств у концевых соединений этих систем, а, во-вторых, с найденной в них нелинейной зависимостью ширины запрещенной полосы Её от концентрации д: [90, 91]. Что касается концевых соединений, то, например, тиогаллаты серебра и меди обладают сильным двулучепреломлением, являются оптически активными кристаллами, имеют значительный коэффициент нелинейности и широкий диапазон прозрачности [6, 92], а значительная аномалия в ширине запрещенной полосы Её в соединении Си1п8е2 по сравнению с бинарными аналогами определила большую перспективность применения Си1п8е2 в элементах солнечных батарей [1, 93]. Соединение Си1п8е2, является одним из представителей большой группы тройных полупроводниковых соединений со структурой халькопирита АГВПГС^ (А1 = Си, Ag; Вш = А1, Оа, 1п; СУ1 = 8, 8е, Те), является многообещающим материалом для фотовольтаических устройств преобразования солнечной энергии, поскольку это, вероятно, сильнейший поглощающий полупроводник в видимой области солнечного излучения.
Электронно-энергетическое строение Си1п8е2, а также упорядоченного дефектного соединения Си1п38е5 исследовано как в последних работах [94, 95, 96], так и в ранней работе Зангера [24]. Работа [95] в результатах близка работам Зангера [24, 94]. Что касается работы [96] японских авторов, то в ней полнопотенциальным методом линеаризованных плоских волн рассчитана электронноэнергетическая структура Си1п8е2. Показано, что наряду с р-й гибридизацией важную роль играет й-й смешивание в формировании аномально большого зонного gap (Е^) в соединении Си1п38е5 по сравнению с Си1п8е2. Смещение вершины валентной полосы в Си1п38в5 по отношению к Си1п8е2 оценено в 0.52 еУ.
Близкое по всем свойствам Си1п8е2, изоструктурное и изоэлектронное соединение Си1п82 исследовалось как с точки зрения экситон-фононного взаимодействия с последующим определением диэлектрических постоянных [97],