Электронная энергетическая структура некоторых полупроводниковых халькогенидов и их твердых растворов

• Автор: Габрельян, Борис Витальевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 144 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ, ЭЛЕКТРОННОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВ А'ВШС, АцВуі И ИХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ.
1.1. Халькогениды типа АІІВ'/І.
1.1.1. Кристаллическая структура и общая характеристика полупроводников типа А11 ЕЙ1.
1.1.2. Особенности ЭЭС полупроводников типа АЦВ'1 по результатам зонных расчетов.
1.1.3. Результаты рентгеноэлектронных и рентгеноспектральных исследований ЭЭС полупроводников типа А11В щ
1.2. Халькогениды типа А1ВШС1.
1.2.1. Кристаллическая структура и общая характеристика полупроводников типа аЩ'ЧЩ.
1.2.2. Особенности ЭЭС полупроводников типа А’В1111 по результатам зонных расчетов.
1.2.3. Результаты рентгеноэлектронных и рентгеноспектральных исследований ЭЭС полупроводников типа А'еЩСЙ
1.3. Твердые растворы на основе халькогенидов типа АПВИ.
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОННОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ И РЕНТГЕНОВСКИХ СПЕКТРОВ ПОГЛОЩЕНИЯ ТРОЙНЫХ И ДВОЙНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ И ИХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ.
2.1. Применение метода многократного рассеяния высокого порядка (программа ГЕЕЕ7) для расчета рентгеновских спектров поглощения.
2.2. Применение метода полного многократного рассеяния в приближении локального когерентного потенциала для расчета электронной энергетической структуры твердых тел.

2.3. Методика расчета электронной энергетической структуры с использованием метода локального когерентного потенциала и программы РЕРР7.
ГЛАВА 3. ЭЛЕКТРОНР1АЛ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА И РЕНТГЕНОВСКИЕ СПЕКТРЫ БИНАРНЫХ И ТРОЙНЫХ СОЕДИНЕНИЙ СТЕХИОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА.
3.1. Электронная энергетическая структура и особенности химической связи бинарных халькогенидов типа АПВУІ.
3.1.1. ХАХЕЬ К-спектры и плотность незанятых состояний соединений типа АІІВ'/1.
3.1.2. Плотность состояний у вершины валентной полосы и ширины запрещенных полос соединений типа АІІВУ1.
3.2. Электронная энергетическая структура и особенности химической связи тройных халькогенидов типа А1ВШС1.
3.2.1. Расчет параметров решетки халькопиритов типа А'ВШСХ.
3.2.2. ХАХЕБ К-спектры и плотность незанятых состояний соединений типа А1ВШСУ1.
3.2.3. Плотность состояний у вершины валентной полосы и ширины запрещенных полос соединений типа А1В1ПСУ1.
ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРОННАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ПСЕВ-ДОБИНАРНЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ гпБе,.*.
4.1. Кристаллическая структура и общая характеристика полупроводниковых твердых растворов Еп5х5еі.х.
4.2. Приближение виртуального кристалла.
4.3. Учет химического разупорядочения.
4.4. Простая тетрагональная структура.
4.5. Структура халькопирита.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА.

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Дальнейшее развитие твердотельной микро- и оптоэлектроники существенным образом связано с получением и применением полупроводниковых материалов с заданным набором свойств. Возникший в связи с этим несколько десятилетий назад интерес к изучению полупроводниковых соединений типа АПВ'Л не исчез и по сей день. Начиная с 70-х, после появления публикаций о перспективности кристаллов AgGaS2 в качестве эффективного нелинейного оптического материала для инфракрасного диапазона спектра, стала ясна реальность широкого внедрения в практику тройных полупроводниковых соединений которые стали предметом пристального внимания как физиков, так и химиков и материаловедов.
Значительный научный и практический интерес представляют тройные халькогениды типа А'ВШСТ, которые являются ближайшими изоэлектронными и
изоструктурными аналогами бинарных соединений АЛВ''1. Исследования показали, что тройные соединения обладают рядом перспективных в практическом отношении особенностей. Это вызвано, прежде всего, усложнением их химического состава по сравнению с бинарными аналогами, а именно, заменой одного типа атомов в катионной подрешетке двумя различными типами. Такая замена приводит к смещению анионов, т.е. искажению решетки, нарушению трансляционной симметрии и, как следствие, изменению свойств. Кроме того, у тройных соединений меняется роль различных парциальных электронных состояний в формировании вершины валентной полосы. Совокупность этих отличий вызывает существенное уменьшение ширины запрещенной полосы тройных соединений по сравнению с их бинарными аналогами. Именно это уменьшение делает, например, СиГпБег одним из перспективнейших материалов для солнечных батарей. (Коэффициент поглощения на порядок выше, чем у ОдАб и на два порядка выше, чем у кремния).
С развитием технологий получения качественных монокристаллов твердых растворов на основе соединений АПВУ1 (и А1ВШС)1) становится перспективной замена бинарных соединений их растворами. Такая замена выгодна ввиду возмож-
гпз гпЗе гиТе саз сазе сате

¥/г
¥/г

¥/7,

7/¥

глЭе
2пТе

сазе
сате
Рис.1.10. Наблюдаемые структуры твердых растворов соединений АЦВУ1 [2]. Римские цифры задают тип раствора (I - пустой прямоугольник. II - затененный прямоугольник). Ъ - обозначает структуру сфалерита (Р43гл), - структуру
вюртцита (Р63тс). Все чистые соединения при низких температурах имеют структуру сфалерита, при высоких - вюртцита.