ДОСЛІДЖЕННЯ СПЕКТРАЛЬНОГО РОЗПОДІЛУ ФОТОПРОВІДНОСТІ ТВЕРДОГО РОЗЧИНУ Tl_1-xIn_1-xSi(Ge)_xSe₂ (x=0,1; 0,2)

Інтерес до напівпровідникових сполук типу TlB^IIIC^VI₂ (В=In, Ga, C=S, Se, Te) обумовлений перспективністю їх використання в напівпровідниковому приладобудуванні. Зокрема, на основі TlInTe₂ і його структурного аналога TlInSe₂ створені малоінерційні фоторезистори, детектори рентгенівського випромінювання. Для розширення класу вказаних напівпровідникових кристалів, зміни та управління їх фізичними параметрами має інтерес дослідження можливості катіонного заміщення в сполуках TlInSe₂ і вивчення твердих розчинів, які при цьому утворюються.

Монокристали твердого розчину Tl_1‑xIn_1‑xSi(Ge)_xSe₂ (x=0,1; 0,2) – фоточутливі матеріали. Кратність фотовідклику до монохроматичного світла представлена в табл. 1.

Зі збільшенням х та зі статистичною заміною Ge → In та Si → In фоточутливість досліджуваних зразків зменшується, що на нашу думку, зумовлене збільшенням концентрації центрів швидкої рекомбінації (s–центрів), які зазвичай пов’язані зі структурними дефектами кристалічної ґратки.

Таблиця 1 Кратність фотовідклику твердого розчину Tl_1‑xIn_1‑xSi(Ge)_xSe₂ при =300 К

Зі збільшенням х спостерігається зменшення максимуму власної фотопровідності (рис. 1., пік I), що можна пояснити зростанням концентрації s–центрів рекомбінації. Водночас великий домішковий фотострум засвідчує, що при статистичному заміщенні In на Si(Ge) утворюються центри повільної рекомбінації (r–центри). Таким центрами можуть бути катіонні вакансії, а саме V_Tl концентрація яких, згідно з рентгеноструктурними дослідженнями, збільшується зі зростанням х. Зростання концентрації s–центрів рекомбінації слабо впливає на домішкову фотопровідність, оскільки при домішковому збудженні вільні електрони не утворюються і s-центри практично не беруть участі в рекомбінації.

Характерною особливістю залежностей ∆σ(λ) (рис. 1) є наявність двох максимумів фотопровідності. При цьому максимум I лежить в області смуги власного поглинання. Тому можна припустити, що пік І зумовлений власною фотопровідністю досліджуваних сполук.

При (х=0,1; 0,2) енергетичне положення домішкового рівня відносно стелі валентної зони за =200 К становить 0,23 та 0,21 еВ для кристалів TlInSe₂ – SiSe₂; 0,32 та 0,27 еВ для кристалів TlInSe₂ – GeSe₂, що узгоджується з енергією активації темнової провідності [3; 4]. Тому можна припустити, що високотемпературна електропровідність і домішкова фотопровідність зв’язані з одними й тими ж центрами, а саме акцепторами зони локалізованих станів.

При збільшенні температури збільшується домішкова фотопровідність (рис. 1). Спостережувану особливість можна пояснити фотозбудженням електрона з акцепторного рівня в зону провідності. Дірка, яка утворилась при цьому на акцепторному рівні за високої температури, термічно дозбуджується у валентну зону. З пониженням температури відбувається заповнення дірками акцепторних рівнів, що приводить до зменшення можливості електронних переходів з акцепторного рівня в зону провідності та до «виморожування» домішкової фотопровідності.

Список літератури:

1. Structural and Optical Properties of Novel Optoelectronic Tl_1-xIn_1-xSi_xSe₂ Single Crystals / G. L. Myronchuk, O. V. Zamurueva, O. V. Parasyuk [et al.] // J. Mater. Sci. - Mater. Electron. – 2014. – Vol. 25, № 7. – P. 3226–3232.

2. Дослідження спектрального розподілу коефіцієнта поглинання монокристалу Tl_1-xIn_1-xGe_xSe₂ (x=0,1; 0,2) / І. В. Кітик, Г. Л. Мирончук, О. В. Замуруєва, О. В. Парасюк, О. С. Мартинюк // Наук. вісн. Східноєвроп. нац. ун-ту ім. Лесі Українки. Сер. Фіз. науки. – 2015. – № 10(311). – С. 27–33.

3. Photoinduced Optical Properties of Tl_1-xIn_1-xSi_xSe₂ Single Crystals / G. L. Myronchuk, O. V. Zamurueva, K. Oźga [et al.] // Arch. Metall. Mater. – 2015. – Vol. 60, № 2. – P. 1051–1055.

4. Transport Phenomena in Single Crystals Tl_1-xIn_1-xGe_xSe₂ (x=0.1, 0.2) / O. V. Zamurueva, G. L. Myronchuk, K. Oźga [et al.] // Arch. Metall. Mater. – 2015. – Vol. 60, № 3. – P. 2025–2028.