Влияние химического состава и дефектов кристаллической решетки на процессы захвата и рекомбинации избыточных носителей тока в полупроводниках AIBVII, AIIBVI, AIBIIICVI

• Автор: Бочаров, Константин Викторович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Оглавление

Введение
Актуальность исследований
Цель работы
Научная новизна
Защищаемые положения
Практическая значимость результатов диссертационной работы
Публикации и личный вклад автора
Апробация
Структура диссертации
Г лава I Влияние отжига и вариаций химического состава на физикохимические свойства полупроводников A!Bvn, AnBVI и А^111^1
1.1 Преобразование системы дефектов в полупроводнике при изменении химического состава и термообработке. Процессы
гибели неравновесных носителей тока
1.2 Тонкопленочные поликристаллические поглощающие слои Cu(In,Ga)Se2 для солнечных элементов
1.2.1 Современное состояние исследований тонкопленочных солнечных
элементов на основе поглощающих слоев CdS/Cu(In,Ga)Se
1.2.2 Физико-химические свойства системы Cu(In,Ca)Se
1.2.2.1 Дефекты в Cu(In,Ga)Se
1.2.2.2 Люминесцентные свойства
1.2.2.2 Оптические и электрические свойства
1.2.3 Физика зерен и межзеренных границ в Cu(In,Ga)Se2- Основные модели
1.2.4 Нарушения идеальности кристаллической решетки объема зерен в
Cu(In,Ga)Se
1.2.5 Влияние соотношения индия и галлия на свойства пленок
1.3 Физико-химические свойства и фотостимулированные процессы в кристаллах галогенидов серебра, легированных редкоземельными элементами
1.3.1 Оптические свойства хлорида серебра
1.3.2 Фотоэлектрические свойства хлорида серебра
1.3.3 Люминесцентные свойства
1.3.4 Электропроводность
1.3.5 Транспорт электронов и дырок в галогенидах серебра
1.3.6 Константы скоростей (сечения) реакций в галогенидах серебра
1.3.7 Влияние примесных ионов редкоземельных элементов на оптические и
электрические свойства AgCl

1.4 Физико-химические свойства тонких поликристаллических
пленок сульфида кадмия
1.4.1 Кристаллическая структура и электрофизические свойства CdS
1.4.1.1 Влияние отжига на кристаллическую структуру и систему дефектов в сульфиде кадмия
1.5 Краткая справка о явлении фотопроводимости в
полупроводниках
1.6 Постановка задачи
Г лава II Методическая часть
2.1 Объекты исследования
2.2 Синтез образцов
2.2.1 Образцы Cu(In,Ga)Se
2.2.2 Образцы AgCl-DyCl
2.2.3 Образцы CdS
2.3 Определение размеров областей когерентного рассеяния из спектров
рентгеновской дифракции
2.4 Метод микроволновой фотопроводимости
2.4.1 Принципиальная схема метода микроволновой фотопроводимости
2.4.2 Две составляющие фотоотклика микроволнового поглощения
2.4.3 Частотная зависимость фотоотклика микроволнового поглощения..
2.4.4 Измерения в диапазоне частот 36 ГГц
2.4.3.1 Подготовка модельных порошков Cu(In, Ga)Se2 для измерений в диапазоне частот 36 ГГц
2.4.3.2 Низкотемпературные измерения микроволновой фотопроводимости
2.4.5 Измерения в диапазоне частот 9 ГГц
2.4.6 Оценка точности измерений параметров сигнала микроволновой фотопроводимости. Ошибки измерений. Коррекция результатов измерений
2.4.7 Экранирование и скин-эффект
2.5 Люминесцентные методы
2.5.1 Стационарная фотолюминесцет/ия
2.5.2 Фотостимулированная вспышка люминесценции
2.5.3 Катодолюминесценция
2.6 Выводы
Г лава III Исследование рекомбинационного процесса в пленках и порошках Cu(In,Ga)Se2. Зависимость микроволновой фотопроводимости от размера областей когерентного рассеяния в поликристаллических полупроводниках
3.1 Описание образцов

3.2 Результаты измерений микроволновой фотопроводимости
образцов Си(1п,Оа)8е
3.3 Размеры областей когерентного рассеяния в образцах Си(1п,Оа)8е2, получаемых разными методами
3.4 Несколько замечаний по теории. Ток смещения в дисперсной среде
3.1 Обсуждение результатов
2.6.1 Модель проводимости дисперсной среды с постоянным полем
3.4.1 Модель проводимости дисперсной среды с учетом переменного электрического поля и дрейфовой подвижности
3.4.2 Кинетика гибели носителей тока, обусловленная рекомбинацией вблизи границ областей когерентного рассеяния
3.4.3 Роль границ областей когерентного рассеяния и зерен в процессах гибели носителей тока
3.2 Выводы
Г лава IV Влияние соотношения индия и галлия на параметры проводимости фотогенерированных носителей тока в СиАгцва^е?
4.1 Дифрактограммы образцов
4.2 Результаты измерений кинетики спадов микроволновой
фотопроводимости в диапазоне 9 ГГц
4.3 Результаты измерений частотной зависимости фотоотклика
микроволнового поглощения
4.4 Результаты измерений катодолюминесценции
4.5 Обсуждение результатов
4.6 Выводы
Г лава V Связь особенностей дефектной структуры хлорида серебра с кинетикой спадов микроволновой фотопроводимости при легировании хлоридом диспрозия
5.1 СВЧ-фотопроводимость
5.2 Фотолюминесценция
5.3 Выводы
Глава VI Влияние отжига на свойства тонких поликристаллических пленок СйБ
6.1 Кинетика микроволновой фотопроводимости при комнатной температуре
6.2 Низкотемпературная микроволновая фотопроводимость слоев СсШ

сред. В [96] была получена люминесценция ионов Dy3+ в CaF2 в виде трех групп линий около А,=450, 550 и 650 нм. Энергии излучения при лазерном межмульти-плетном переходе 6Hi3/2 —> 6Hi5/2 в Dy3+ в соединении BaDy2Fg (моноклинная решетка) имеет длину волны стимулированного излучения Хси=3 мкм; для DyF< (структура тисонита) ?ч-и=2,97 мкм [97].
Fla основе исследования кинетики гибели электронов в монокристаллах бромида серебра, легированных тербием и тулием, в [79] сделаны оценки времени жизни свободного электрона: ге < 100 не.
Экспериментально наблюдаемые спектры поглощения и люминесценции ионов РЗЭ в различных соединениях представляют собой совокупность полос, расположенных в ближней УФ-, видимой и ИК-частях спектра. Спектральное положение центров тяжести этих полос соответствует переходам между различными уровнями мультиплетов ^/’-оболочки.
1.4 Физико-химические свойства тонких поликристаллических
пленок сульфида кадмия
1.4.1 Кристаллическая структура и электрофизические свойства CdS
Опто-электрические свойства CdS. Большинство соединений AnBvl может существовать в виде двух кристаллических структур: вюрцитной (гексагональной) и сфалеритной (кубической), которые могут переходить друг в друга. При нагревании в парах серы между 700-800°С сфалеритная модификация сульфида кадмия превращается в вюрцитную [98].
Ширина запрещенной зоны в CdS (вюрцит) равна 2,53-2,59 эВ [99,100]. Подвижность электронов при комнатной температуре равна 350 см2/в-с, причем с понижением температуры она растет и при 40 К достигает 3000 см2/в-с. Дрейфовая подвижность дырок в высокоомных образцах CdS равна 15 см2/в-с [101]. Диэлектрическая проницаемость сульфида кадмия равна 8,64 (емс) [102], 8,28 (е_с)