Структура точкових дефектів у плівках телуриду кадмію

Kosyak V.V. Point defect structure in cadmium telluride films. – Manuscript. The thesis for the candidate of physical and mathematical sciences on the speciality 01.04.07 – solid state physics – Sumy State University, Sumy, 2008. The thesis is devoted to research of point defect creation in CdTe thin films by the comparison of model data with results of complex investigation structural and electrophysical characteristics epitaxial and polycrystalline layers obtained by closed space sublimation technique. The universal approach, which takes into account the most complete spectrum of point defects, is devised for description of point defect creation. With the use of this approach and results of «ab initio» calculations of thermodynamics parameters of defect creation, modeling of point defect ensemble at different growth conditions for full equilibrium and quenching was carry out. The transport phenomenon of viscous vapor from evaporator to substrate, which accompanied condensation of thin films by closed space sublimation technique, was taking into account during point defect modeling. Calculation performed for different set of native defects ionization energy values, in addition, experimental results of localized states parameters obtained by the analysis of space limited current charge current - voltage characteristics and temperature - conductivity dependencies investigation in thin films, were used. Unlike the traditional approach, optimization of defect creation parameters were realized by the comparison of model data with electrophysical (charge carrier and localized states concentration, conductivity, Fermi level location) and structural (stoichiometry, lattice parameter, density) thin films characteristics. Key words: thin films, native point defects, modeling of defect creation, currentvoltage characteristics, parameters of localized states.Дисертаційна робота присвячена дослідженню процесів дефектоутворення у плівках CdTe шляхом порівняння результатів моделювання з даними комплексного вивчення структурних і електрофізичних характеристик моно- та полікристалічних шарів матеріалу, одержаних методом квазізамкненого об’єму (КЗО) в умовах, близьких до термодинамічно рівноважних. Запропонований та реалізований універсальний підхід до опису процесів дефектоутворення у телуриді кадмію, що враховує найбільш повний спектр точкових дефектів матеріалу. З використанням цього підходу та результатів розрахунків термодинамічних параметрів дефектоутворення «ab initio», проведене моделювання ансамблю власних дефектів у плівках CdTe для випадків повної рівноваги та гартування залежно від фізико-технологічних умов їх вирощування. При моделюванні враховані процеси перенесення в’язкої пари компонентів з’єднання від випарника до підкладки, що відбуваються при конденсації у КЗО. Розрахунки проведено для різних наборів енергій іонізації власних дефектів, при цьому використані результати експериментального вивчення параметрів локалізованих станів (ЛС) у плівках методом аналізу ВАХ СОПЗ та залежностей провідність-температура. На відміну від традиційного підходу оптимізація параметрів дефектоутворення проведена шляхом порівняння результатів моделювання як з електричними (концентрація носіїв та ЛС дефектів, провідність, положення рівня Фермі), так і зі структурними (стехіометрія, період гратки, рентгенівська густина) характеристиками плівок. // Русск. версия: Диссертация посвящена исследованию процессов дефектообразования в пленках CdTe путем сравнения результатов моделирования структуры точечных дефектов (ТД) в рамках квазихимического формализма с данными комплексного изучения структурных и электрофизических характеристик моно- и поликристаллических слоев материала, полученных методом квазизамкнутого объема (КЗО) в условиях, близких к термодинамически равновесным. Проведено комплексное исследование структурных и субструктурных характеристик пленок CdTe, их стехиометрии в зависимости от условий получения (температуры испарителя Te и подложки Ts). Определены параметры конденсации структурно-совершенных, однофазных, высокотекструрированных поликристаллических пленок со столбчатой структурой и большим размером зерен (d>10 мкм), в которых влиянием границ кристаллитов и протяженных дефектов в средине зерна на электрические свойства слоев можно пренебречь. Для таких пленок возможно достоверное сравнение результатов моделирования с результатами измерения их электрофизических характеристик. Предложен и реализован универсальный подход для описания процессов дефектообразования в CdTe, учитывающий наиболее полный спектр ТД в материале. С использованием этого подхода и результатов расчетов термодинамических параметров дефектообразования «ab initio» проведено моделирование ансамбля собственных дефектов в пленках для случаев полного равновесия и закаливания в зависимости от физико-технологических условий их получения. При моделировании учтены процессы переноса вязкого пара компонентов соединения от испарителя к подложке, происходящие при конденсации в КЗО. Расчеты проведены для различных наборов энергий ионизации ТД, при этом использованы результаты экспериментального изучения параметров локализованных состояний (ЛС) в пленках, полученные методом анализа ВАХ токов, ограниченных пространственным зарядом и зависимостей проводимость-температура. Этими методами в запрещенной зоне поликристаллического материала выявлены ЛС с энергиями залегания Et1=(0,68– 0,70) эВ; Et2=(0,60–0,63) эВ; Et3=(0,56-0,57) эВ; Et4=(0,51-0,53) эВ; Et5=(0,45-0,46) эВ; Et6=(0,39-0,40) эВ; Et7=0,33 эВ; Et8=(0,13-0,15) эВ и концентрациями 1012 – 1015 см-3. Данные уровни были идентифицированы как собственные ТД. В отличие от традиционного подхода оптимизация параметров дефектообразования проведена путем сравнения результатов моделирования как с электрическими (концентрация носителей и ЛС, проводимость, положение уровня Ферми), так и со структурными (стехиометрия, период решетки, рентгеновская плотность) характеристиками пленок. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/63

Структура точкових дефектів у плівках телуриду кадмію

Завдяки унікальним фізичним властивостям телурид кадмію впродовж тривалого часу є об’єктом ретельного вивчення, як перспективний матеріал для виготовлення детекторів жорсткого випромінювання, перетворювачів сонячної енергії, елементів телекомунікаційних мереж та низки інших приладів твердотільної електроніки. При цьому як базові шари різноманітних пристроїв все частіше застосовуються плівки халькогеніду кадмію. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/1586

Thermally induced phase transition in SnxSy thin films

Presently, the earth-abundant and non-toxic SnS2 and SnS compounds could be considered as the promising optoelectronic material. This is due the fact that SnS2 has n-type conductivity, high carrier mobility and wide band gap of 2.2 eV. SnS2 films were obtained by the close-spaced vacuum sublimation method

Calculation of Fermi level location and point defect ensemble in CdTe single crystal and thin films

With the use of expressions obtained from the “first principles”, the ensemble of point defects was calculated, and the location of a Fermi level in undoped cadmium telluride single crystals and thin films depending on physico-technological conditions of their fabrication and annealing is determined. The model in use accounts the most complete spectrum of defects in chalcogenide, including defects in the cadmium and tellurium sublattices, and the existence of an antistructural defect on the cadmium sublattice. Calculations of the concentration of neutral and charged defects are realized for two extreme cases – full equilibrium and quenching. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3013

Influence of zinc concentration on structural and optical properties of polycrystalline CZT thick films obtained by the close spaced sublimation

This paper reports results of studying of effect of zinc concentration on structural and optical properties of Cd1-xZnxTe thick films. Also the possibility of obtaining of high-quality thick polycrystalline CZT films with high Zn concentration (x>0.1) will be established

Структурні властивості плівок Sn[2]S[3]

Сполука Sn2S3 в наш час вважається одним з перспективних матеріалів для використання як поглинаючий шар плівкових фотоперетворювачів. Вона також являється потенційним кандидатом для використання в фотоприймачах та тонкоплівкових транзисторах

Influence of zinc concentration on structural and optical properties of polycrystalline CZT thick films obtained by the close spaced sublimation

This paper reports results of studying of effect of zinc concentration on structural and optical properties of Cd1-xZnxTe thick films. Also the possibility of obtaining of high-quality thick polycrystalline CZT films with high Zn concentration (x>0.1) will be established

Effect of Laser Annealing on the Properties of the Surface of Polycrystalline CdZnTe Thick Film

In this work effect of laser annealing on properties of surface of CdxZn1-xTe (CZT) films was studied. CZT layers were deposited by co-evaporation of CdTe and ZnTe using close-spaced vacuum sublimation (CSVS) method. Structural properties and chemical composition of films were studied by X-ray Diffraction (XRD) and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS). The annealing of the sample was carried out with the help of micro-Raman infrared laser of 785 nm wavelength at maximal 100x magnification. It was established that laser annealing of the surface substantially causes redistribution of Zn atoms. More detailed study of the sample by the scanning of surface with the micro-Raman method allows to determine trend in this process and to detect Te-rich zones. Improvement of the crystal quality near annealed area of the thick film was achieved