ВЛАСТИВОСТІ ХАЛЬКОГЕНІДНИХ НАПІВПРОВІДНИКІВ ГРУПИ AIBIIIC2 VI
DOI:
https://doi.org/10.32782/pet-2022-2-2Ключові слова:
остовні рівні, енергія активації, прямо зонні напівпровідники, правило УрбахаАнотація
Показано, якщо на один аніон алмазоподібних і похідних від них структур припадає одна октаедрична та дві тетраедричні пустоти, коли катіони мають заповнювати половину тетраедричних пустот, це означає, що на формульну одиницю Ag2In2SiSe6 для утворення бездефектної моделі потрібно шість катіонів. Для іонів Ag+ у халькопіритній структурі відводиться 25 % усіх пустот (1/4 частину). У структурі Ag2In2SiSe6 арґентум заповнює 16,7 % (1/6 частину) загальної кількості тетраедричних пустот. При переході AgInSe2 до Ag2In2SiSe6 індій заміщується германієм, тому загальна кількість заповнених тетраедрів (In, Si) Se4 на комірку залишається незмінною, а позиції Арґентуму стають дефектними. При порівнянні на основі єдиної енергетичної шкали рентгенівських емісійних смуг Se Kβ2 і рентгенівських фотоелектронних спектрів валентної зони кристалів показано, що значний внесок до верхньої частини валентної зони здійснюють Se 4p-стани. Визначено енергії зв’язку остовних електронів складових елементів неопромінених й опромінених іонами Ar+ поверхонь кристалів. Спостерігаємо деяку чутливість до бомбардування їх іонами Ar+ з енергією 3,0 кеВ упродовж 5 хв. Вміст атомів індію (In) в шарах збільшився в 1,4 – 1,5 рази, атомів селену (Se) – не змінився. Оцінено ефективну масу електронів і дірок із застосуванням потенціалу DFT/PBE для різних структур у двох взаємноперпендикулярних напрямках. Відношення обчисленої ефективної маси електронів до вільного електрона становить 0,1449. Оцінено ширину забороненої зони при різних температурах, значення Eg для сполуки Ag2In2SiSe6 становлять 1,76 еВ (100 К) та 1,68 еВ (300 К). У роботі встановлено, що кристали Ag2In2SiSe6 прямозонні напівпровідники. Виконання правила Урбаха й велике значення EU засвідчує, що кристали належать до дефектних напівпровідників, які за своєю електронною структурою наближаються до невпорядкованих систем.
Посилання
O. Y. Khyzhun, Y. V. Zaulychny, E. A. Zhurakovsky Electronic Structure of Tungsten and Molybdenum Germanides Synthesized at High Pressures J. Alloys Compd. 1996. Vol. 244, № 1–2. P. 107–112.
V. B. Lazarev, Z. Z. Kish, E. Yu. Peresh, E. E. Semrad. Complex Chalcogenides in AI–BIII–CVI Systems Moscow : Metallurgiya. 1993. 240 p.
I. D. Olekseyuk, A. V. Gulyak, L. V. Sysa [et al.] Crystal Chemical Properties and Preparation of Single Crystals of AgGaSe2–GeSe2 γ-solid Solutions J. Alloys Compd. 1996. Vol. 241. № 1–2. P. 187–190.
V. V. Halyan, M. V. Shevchuk, G. Ye. Davydyuk [et al.] Glass formation region and X-ray analysis of the glassy alloys in AgGaSe2+GeS2⇔AgGaS2+GeSe2 system Semicond. Phys. Quantum Electron. Optoelectron. 2009. Vol. 12, № 2. P. 138–142.
V. V. Badikov, A. G. Tyulyupa, G. S. Shevyrdyaeva, S. G. Sheina Solid Solu in the AgGaS2–GeS2 and AgGaSe2–GeSe2 System Inorg. Mater. 1991. Vol. 27, № 2. P. 177–180.
Y. Zhang, X. Sun, P. Zhang [et al.] Structural Properties and Quasiparticle Band Structures of Cu-based Quaternary Semiconductors for Photovoltaic Applications J. Appl. Phys. 2012. Vol. 111, № 6. P. 063709-6.
M. Makowska-Janusik, I. V. Kityk, G. Myronchuk [et al.] Manifestation of Intrinsic Defects in the Band Structures of Quaternary Chalcogenide Ag2In2SiSe6 and Ag2In2GeSe6 Crystals Cryst. Eng. Commun. 2014. Vol. 16, № 40. P. 9534–9544.
O. Y. Khyzhun, G. L. Myronchuk, O. V. Zamurueva, O. V. Parasyuk Electronic Structure and Photoelectrical Properties of Ag2In2SiSe6 and Ag2In2GeSe6 Opt. Mater. 2014. Vol. 38. P. 10–16.
S. Hüfner, Photoelectron Spectroscopy: Principles and Applications, Springer Science & Business Media, 2013.
Yu. Andreev, P. Geiko, V. Voevodin, A. Gusamov Optical Properties of AgGaxIn1-xSe2 Crystals Jpn. J. Appl. Phys. 2000. Vol. 39, № S1. P. 94–95.
Urbach F. The Long-Wavelength Edge of Photographic Sensitivity and of the Electronic Absorption of Soils Phys. Rev. 1953. Vol. 92, № 5. P. 1324.
A. Meisel, G. Leonhardt, R. Szargan, X-Ray Spectra and Chemical Binding New York: Springer-Verlag, 1989.
