ДОСЛІДЖЕННЯ КІНЕТИКИ ФОТОПРОВІДНОСТІ МОНОКРИСТАЛІВ ТВЕРДОГО РОЗЧИНУ Ag_xGa_xGe_1-xSe₂ (x=0.250, 0.167)

Сполуки Ag_xGa_xGe_1-xSe₂ є аналогами тернарної фази AgGaSe₂ і були синтезовані в процесі пошуку технології покращення параметрів матеріалу способом додавання до тернарних фаз дихалькогенів германію [1]. Отримані кристали мають більшу область гомогенності, кращі в порівнянні з тернарною сполукою нелінійно-оптичні параметри, більший спектральний інтервал вікна прозорості, а також меншу температуру плавлення [1-3]. Плавна зміна ширини забороненої зони і інших параметрів кристалів Ag_xGa_xGe_1-xSe₂ (x = 0.333 - 0.167) дозволяє розширити межі практичного застосування вказаних сполук в оптоелектроніці [4]. Крім того, за рахунок вибору домішкових атомів, з'являється можливість керувати часом життя носіїв заряду в напівпровіднику.

В представленій роботі з метою з'ясування механізму залежностей рекомбінаційних процесів від складу в монокристалах Ag_xGa_xGe_1-xSe₂  досліджувалась кінетика фотопровідності.

На рис. 1 представлені криві спектрального розподілу фотопровідності сполук Ag_xGa_xGe_1-xSe₂ (x=0.250, 0.167).

Характерною особливістю спектрального розподілу фотопровідності (СРФ) є двох максимумів. Перший максимум СРФ досліджуваних зразків лежить в області краю смуги власного поглинання, при зростанні х спостерігається зміщення цього максимуму у короткохвильову область спектра. Другий максимум найбільш імовірно пов'язаний із фотозбудженням дірок із акцепторного рівня у валентну зону.

На рис.2 представлені результати досліджень кінетики фотопровідності в кристалах Ag_xGa_xGe_1-xSe₂, з яких видно, що релаксаційні процеси мають складний довготривалий характер. 

Великі значення τ₁ свідчать або про участь мілких рівнів прилипання, або про участь рекомбінаційних бар’єрів в релаксації фотопровідності. Також, до зростання часу релаксації призводитиме ще й те, що основним каналом рекомбінаційних процесів є переходи електронів на дефектні центри. В даному випадку - на r або s центри рекомбінації.

По нахилу прямолінійних ділянок залежності провідності від часу (рис.4.) в напівлогарифмічному масштабі визначалися часи релаксації фотопровідності τ_1, τ₂ та τ₃ (табл.1).

Таблиця1. Часові параметри релаксаційних процесів в кристалах AgGaGe₃Se₈ і AgGaGe₅Se₁₂

 За нахилом температурних залежностей часу релаксації  була оцінена енергетична відстань від дна зони провідності до пастки (E_t). Визначені значення E_t становили 0,22 eV та 0,25 eV для сполук AgGaGe₃Se₈ та AgGaGe₅Se₁₂ відповідно.

Отже, у даній роботі було досліджено фотопровідність та кінетику фотопровідності монокристалів твердого розчину Ag_xGa_xGe_1-xSe₂ (x=0.250, 0.167). Встановлено, що кінетика релаксації фотопровідності характеризується наявністю принаймні двох типів релаксаційних процесів: повільного та швидкого. Контролюються релаксаційні процеси s-центрами швидкої та r-центрами повільної рекомбінації. За температурною залежністю часу релаксації фотопровідності оцінена енергія активації t-рівнів.

Список літератури:

1. Olekseyuk I.D., Gulyak A.V., Sysa L.V. et al. J. Alloys Comp. – 1996. –  241. – 1.
2.  Badikov V., Mitin K., Noack F. et al. Optical Materials. – 2009. –  V.31. –  I.4. – Pages 590–597.
3. Knuteson, D.J., Singh, N.B., Kanner, G. et al. J. of Crystal Growth, – 2010. – V.312. – I.8. – p.1114-1117.
4. Lakshminarayana G. ,  Piasecki M.,  Davydyuk G.E. et al. Mat. Chemistry and Physics. – 2012. – V.135. – I.2–3. –  P.837–841.