ВИВЧЕННЯ СПЕКТРАЛЬНОГО РОЗПОДІЛУ КОЕФІЦІЄНТА ПОГЛИНАННЯ В КРИСТАЛАХ Tl_1-xIn_1-xХ_xSe₂ (Х-Zn, Cd, Hg) (x=0,02)

TlInSe₂ – ізоелектронні аналоги відомих напівпровідників групи A^IIIB^IIIC₂^VI. Вони є перспективними матеріалами для розробки на їх основі приймачів випромінювання для видимої, ближньої-ІЧ та рентгенівської областей спектра, а також для сонячних елементів з високим ККД.  Інтерес до цієї сполуки обумовлений також сильною анізотропією їх фізичних властивостей [1]. З огляду на це розширення класу саме шаруватих напівпровідників типу A^IIIB^IIIC₂^VI, в тому числі TlInSe₂, отримання досконалих монокристалів і подальше вивчення комплексу їх фізичних властивостей - актуальні завдання в галузі напівпровідникового матеріалознавства.

Метою роботи було дослідження впливу зміни складу легуючої домішки сполуки твердих розчинів систем TlInSe₂-ZnSe₂, TlInSe₂-CdSe₂, TlInSe₂-HgSe₂ на їх оптичні властивості, що дає важливу інформацію про природу та спектр енергетичних рівнів, локалізованих у забороненій зоні досліджуваних напівпровідників [2].

Результати досліджень: монокристали Tl_1-xIn_1-xX_xSe₂ (X-Zn, Cd, Hg) (х=0,02), були вирощені методом Бріджмена-Стокбаргера. Для вивчення спектрів оптичного поглинання отриманих твердих розчинів зразки сколювалися від монокристалічного злитка і мали форму тонких пластинок. Слід сказати, що всі зазначені склади мали шарувату структуру, що дозволяло отримувати якісні однорідні зразки. TlInSe₂ плавиться конгруентно при температурі 1053 К і кристалізується в тетрагональній ґратці типу TlSe, просторова група симетрії I4/mcm. Усі бінарні селеніди – конгруентні сполуки з температурами плавлення 1520 (ZnSe), 1239 (CdSe), 1022 К (HgSe), можуть існувати в структурах сфалериту (ПГ F-43m для ZnSe, CdSe, HgSe) чи вюрциту (ПР P6₃mc для ZnSe, CdSe). Досліджено закономірності зміни оптичних спектрів поглинання світла в даних кристалах, оцінено ширину забороненої зони, параметр Е₀ та розраховано термічний коефіцієнт зміни ширини забороненої зони (табл.1). Як видно з таблиці 1 – із збільшенням температури ширина забороненої зони збільшується у всіх сполуках, легованих Zn, Cd, Hg, крім того Е_g збільшується із збільшенням атомного номера від Zn до Hg. Використовуючи склоподібну модифікацію правила Урбаха (1), ми визначили параметр Е₀, який пов'язаний з крутизною густини локалізованих станів в хвостах енергетичних зон.
Please use another browser to view content (1)

Таблиця 1

Зразок	Т, K	Еg, eВ	Е0, еВ	dЕg/dT, еВ / К, 10-4
Tl1-xIn1-xZnxSe2	100	1.36	0.1	2.5
	150	1.37	0.1
	200	1.39	0.099
	250	1.40	0.093
	300	1.41	0.093
Tl1-xIn1-xCdxSe2	100	1.37	0.19	3.3
	150	1.38	0.18
	200	1.40	0.16
	250	1.42	0.16
Tl1-xIn1-xHgxSe2	100	1.46	0.15	2
	150	1.47	0.14
	200	1.48	0.14
	250	1.49	0.13
	300	1.5	0.12

 

Отже, в даній роботі досліджено вплив зміни складу сполуки системи Tl_1-xIn_1-xX_xSe₂ (X-Zn, Cd, Hg) (x=0.02) на спектральний розподіл коефіцієнта поглинання в діапазоні температур 100-300К та встановлено, що із збільшенням температури та із збільшенням порядкового номера хімічного елемента ширина забороненої зони збільшується у сполуках Tl_1-xIn_1-xX_xSe₂ (x=0.02), легованих Zn, Cd, Hg. Аналіз краю поглинання дає можливість стверджувати, що він добре описується правилом Урбаха. Крім того, апроксимація кривих поглинання показує, що вони не перетинаються, з цього факту слідує те, що за розмиття краю відповідає статичний безлад у даних кристалах.

 

Список літератури:

1. Оптичні властивості кристалів Tl_1-xIn_1-xSn_xSe₂ (x=0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 05) / І. Кітик, Г. Мирончук, О. Парасюк, С. Данильчук, В. Божко, О. Замуруєва // Наук. вісн. Cхідноєвроп. нац. ун-ту ім. Лесі Українки. Сер. Фіз. науки. – 2013. – № 2(251). – С. 3–10.

2. Structural and Optical Features of Novel Tl_1-xIn_1-xGe_xSe₂ Chalcogenide Crystals / O. V. Zamurueva, G. L. Myronchuk, G. Lakshminarayana, O. V. Parasyuk, L. V. Piskach, A. O. Fedorchuk, N. S. AlZayed, A. M. El-Naggar, I. V. Kityk // Opt. Mater. – 2014. – Vol. 37. – P. 614–620.