ФОТОЕЛЕКТРИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ДІОДНИХ СТРУКТУР In/CuInS2-ZnIn2S4 ТА In–Ga/CuInS2-ZnIn2S4
DOI:
https://doi.org/10.32782/pet-2025-1-9Ключові слова:
напівпровідники, поверхнево-бар’єрні структури, фотонапруга, вакансії мідіАнотація
У роботі представлені результати досліджень фотовольтаїчних властивостей поверхнево-бар’єрних структур на основі монокристалічних плівок CuInS2–ZnIn2S4, отриманих методами термічного вакуумного напилення напівпрозорих плівок In на поверхню CuInS2–ZnIn2S4 та механічним втиранням In-Ga евтектики в поверхню монокристалічних сколів CuInS2–ZnIn2S4. Напівпрозорі індієві плівки наносили термічним вакуумним напиленням у ВУП-5 при тиску 1,3·10-5 Па і температурі 300 К. Площа поверхні, на яку наносили напівпрозорий шар In, становила ≈3×3 мм2.При освітленні In/CuInS2–ZnIn2S4 з 8 мол. % ZnIn2S4 зі сторони CuInS2–ZnIn2S4 спостерігався один чітко виражений максимум. Енергетичне положення максимума в спектрі фотонапруги відповідає енергії квантів світла hν≈1,53 еВ. При освітленні зразків зі сторони напівпрозорого шару In спостерігалось два максимуми з енергетичним положенням hν≈1,44 еВ та hν≈1,60 еВ. Аналогічні результати були і для діодних структур з 12 мол. % ZnIn2S4. В зразках з 12 мол. % ZnIn2S4 при освітленні зі сторони монокристалічної підложки спостерігалось зміщення максимуму фотонапруги до 1,56 еВ, що добре узгоджується зі зростанням ширини забороненої зони CuInS2–ZnIn2S4 із збільшенням вмісту ZnIn2S4.Найвищими значеннями фотонапруги серед діодних структур In-Ga/CuInS2–ZnIn2S4 мали структури з 12 мол. % ZnIn2S4. При освітленні зі сторони напівпровідникової підложки спостерігався вузький максимум з енергетичним положенням hν≈1,44 еВ. При освітленні зі сторони In–Ga евтектики поряд з максимумом, обумовленим власними оптичними переходами (hν≈1,68 еВ), в довгохвильовій області спостерігалась менш виражена сходинка, обумовлена домішковим поглинанням світла, відповідальними за яке є VCu.Маючи вузькі максимуми в спектрах фотонапруги, структури In(In–Ga)/CuInS2–ZnIn2S4 можна використовувати як вузькосмугові приймачі світла. Енергетичне положення максимумів у спектрах фотонапруги залежить від складу монокристалів CuInS2–ZnIn2S4, від способу одержання двошарової структури та від сторони структури, яка освітлювалась.
Посилання
Кудря С.О. Нетрадиційні та відновлювані джерела енергії. Підручник. Київ: Національний технічний університет України «КПІ», 2012. 495 с.
Кудря С. О., Будько В. І. Нетрадиційні та відновлювані джерела енергії [Електронний ресурс] : курс лекцій. Київ : НТУУ «КПІ», 2013. 387 с.
Klenk R., Klaer J., Scheer R., Lux-Steiner M.Ch., Luck I., Meyer N., Ruhle U. Solar cells based on CuInS2 – an overview. Thin Sol. Films. 2005. Vol. 509, P. 480–481.
Meese J.M., Manthuruthil J.K., Locker D.R. CuInS2 diodes for solar-energy conversion. Bull. Amer. Phys. Soc. 1975. Vol. 20. P. 696.
Bozhko V.V., Novosad A.V., Parasyuk O.V., Vainorius N., Vertelis V., Nekrošius A., and Kažukauskas V. Enhanced persistent photoconduction in CuInS2–ZnIn2S4 alloys single crystals and processes of its relaxation. Molecular Crystals and Liquid Crystals. 2016. Vol. 627. P. 153–162.
Bozhko V.V., Novosad A.V., Parasyuk O.V., Vainorius N., Vertelis V., Nekrošius A., Kažukauskas V. Photoconductivity relaxation processes in Cu1-xZnxInS2 solid solutions. Materials Science in Semiconductor Processing. 2015. Vol. 39. P. 665–670.
Bozhko V.V., Novosad A.V., Parasyuk O.V., Khyzhun O.Y., Vainorius N., Nekrošius A., Vertelis V., Kažukauskas V. Electrical properties and electronic structure of Cu1−xZnxInSe2 and Cu1−xZnxInS2 single crystals. Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2015. Vol. 82. P. 42–49.
Новосад О.В., Федосов С.А., Божко В.В. Вольт-амперні характеристики поверхнево-бар’єрних структур In/ CuInS2-ZnIn2S4. Наукові нотатки. 2020. №. 69. С. 63–67.
Bozhko V.V., Novosad A.V., Davidyuk G.E., Kozer V.R., Parasyuk O.V., Vainorius N., Sakavicius A., Janonis V., Kazukauskas V. CuInS2-ZnIn2S4 solid solutions: Growth, physical and photo-electrical properties. Molecular Crystals and Liquid Crystals. 2014. Vol. 604, № 1. P. 164–173.
Bozhko V.V., Novosad A.V., Davidyuk G.E., Kozer V.R., Parasyuk O.V., Vainorius N., Sakavičius A., Janonis V., Kažukauskas V. Solid-state solutions of copper indium disulfide and zinc indium tetrasulfide: Growth, crystallography and opto-electronic properties. Materials Science in Semiconductor Processing. 2014. Vol. 24. P. 231–236.
Wagner S. Defect physics of the CuInSe2 chalcopyrite semiconductor Top. Appl. Phys. 1997. Vol. 17. P. 171–176.
Novosad O.V., Bozhko V.V., Kityk I.V., Vertelis V., Photoelectrical and piezooptical properties of Cu1-xZnxInS2 solid solutions. Sensor Electronics and Мicrosystem Technologies. 2015. Vol. 12. P. 53–62.
