Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск

Определение отклонения от стехиометрии в широкозонных полупроводниковых соединений АIIВVI по составу равновесной паровой фазы

https://doi.org/10.17073/1609-3577-2022-2-107-114

Аннотация

Предложен метод определения отклонения от стехиометрии в халькогенидах кадмия и цинка, основанный на анализе температурной зависимости отношения парциальных давлений компонентов при испарении твердого соединения в ограниченный объем, что отличает его от методов сбора избыточного компонента при испарении в большие объемы. Метод основан на измерении парциальных давлений компонентов паровой фазы при нагреве материала до температур выше 800 К и на последующем решении системы уравнений материального баланса и уравнения электронейтральности для расчета исходного отклонения от стехиометрии в соединении при комнатной температуре. Концентрации собственных точечных дефектов рассчитывают методом квазихимических реакций. Независимыми переменными в системе уравнений являются искомое отклонение от стехиометрии, парциальное давление металла и концентрация свободных электронов. Показано, что в уравнении материального баланса параметр, определяющий чувствительность метода по отклонению от стехиометрии — отношение объемов паровой и твердой фаз, можно считать постоянным при нагреве и испарении, если он не превышает 50. Если парциальные давления измерять по оптической плотности паров, чувствительность метода может быть не хуже 10-6 % (ат.).

Об авторе

С. П. Кобелева
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

Ленинский просп., д. 4, стр. 1, Москва, 119049

Кобелева Светлана Петровна — кандидат физ.−мат. наук, старший научный сотрудник, доцент кафедры «ППЭ и ФПП»



Список литературы

1. Isshiki M., Wang J. II-IV semiconductors for optoelectronics: CdS, CdSe, CdTe. In: Kasap S., Capper P. (eds.) Springer handbook of electronic and photonic materials. Cham, Switzerland: Springer; 2017: 853—865. https://doi.org/10.1007/978-3-319-48933-9_33

2. Triboulet R., Siffert P. CdTe and related compounds; physics, defects, hetero- and nano-structures, crystal growth, surfaces and applications. Elsevier; 2010. 296 p. https://doi.org/10.1016/C2009-0-17817-0

3. Tinedert I.E., Pezzimenti F., Megherbi M.L., Tumer T.O. Tumer O.T., Finger M.H., Gordon E.E., Ramsey B.D., Rhiger D.R., Sharma D.P. Test results of preliminary CdZnTe pixel detectors for possible application to HXT on the Constellation-X mission. Proceedings of SPIE. X-ray and Gamma-ray instrumentation for Astronomy XIII. 2004; 5165: 548—554. https://doi.org/10.1117/12.515619

4. Del Sordo S., Abbene L., Caroli E., Mancini A.M., Zappettini A., Ubertini P. Progress in the development of CdTe and CdZnTe semiconductor radiation detectors for astrophysical and medical applications. Sensors. 2009; 9(5): 3491—3526. https://doi.org/10.3390/s90503491

5. Дворянкин В.Ф., Дворянкина Г.Г., Иванов Ю.М., Кудряшов А.А., Петров А.Г. Фотовольтаические детекторы рентгеновского излучения на основе кристаллов CdTe с p-n-переходом. Журнал технической физики. 2010; 80(7): 156—158.

6. Tinedert I.E., Pezzimenti F., Megherbi M.L., Saadoune A. Design and simulation of a high efficiency CdS/CdTe solar cell. Optik. 2020; 208: 164112. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2019.164112

7. Bosio A., Rosa G., Romeo N. Past, present and future of the thin film CdTe/CdS solar cells. Solar Energy. 2018; 175: 31—43. https://doi.org/10.1016/j.solener.2018.01.018

8. Baines T., Shalvey T.P., Major J.D. Pt 10. CdTe solar cells. In: A Comprehensive guide to solar energy systems. Elsevier; 2018: 215—232. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-811479-7.00010-5

9. Scheiber C., Giakos G.C. Medical applications of CdTe and CdZnTe detectors. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2001; 458(1–2): 12—25. https://doi.org/10.1016/S0168-9002(00)01032-9

10. Kroger F.A. The chemistry of imperfect crystals. Amsterdam: North-Holland; 1964. 1039 p.

11. Ivanov Y.M. Configuration of the cadmium telluride homogeneity boundaries. Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2014; 59(14): 1705—1714. https://doi.org/10.1134/S0036023614140034

12. Avetisov I. Mozhevitina E., Khomyakov A., Avetisov R. Nonstoichiometry of AIIBVI semiconductors. Crystal Research and Technology. 2015; 50(1): 115—123. https://doi.org/10.1002/crat.201400215

13. Avetisov I., Mozhevitina E., Khomyakov A., Khanh T. Universal approach for nonstoichiometry determination in binary chemical compounds. Crystall Reserch Technology. 2015; 50(1): 93—100. https://doi.org/10.1002/crat.201400201

14. Иванов Ю.М., Яковлева В.Т., Андрейчук А.Н., Морозова Л.П. Метод концентрирования избыточного компонента для определения его концентрации в нестехиометрических соединениях. Известия АН СССР. Неорганические материалы. 1977; (6): 1082.

15. Зломанов В.П., Аветисов И.Х., Можевитина Е.Н. Физическая химия твердого тела. Р-Т-х диаграммы фазовых равновесий. М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева; 2019. 184 с.

16. Аветисов И.Х. Фазовые равновесия в системах А(II)В(VI). В сб.: Высокочистые вещества. М.: Научный мир; 2018: 704—753.

17. Rudolph P. Fundamental studies on Bridgman growth of CdTe. Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials. 1994; 29(1–4): 275—381. https://doi.org/10.1016/0960-8974(94)90009-4

18. Yellin N., Szapiro Y. Calculation of the partial vapor pressures of tellurium and cadmium over non-stoichiometric CdTe in the temperature range 750—1050 °C. Journal of Crystal Growth. 1985; 73(1): 77—82. https://doi.org/10.1016/0022-0248(85)90333-1

19. Шалимова К.В. Физика полупроводников. СПб.: Лань; 2010. 400 с.

20. Kröger F.A. The defect structure of CdTe. Revue de Physique Appliquee. 1977; 12(2): 205—210. https://doi.org/10.1051/rphysap:01977001202020500

21. Медведев С.А., Максимовский С.Н., Киселева К.В., Клевков Ю.В., Сентюрина Н.Н. О природе точечных дефектов в нелегированном CdTe. Известия АН СССР. Неорганические материалы. 1973; 9(3): 356—360.

22. Медведев С.А., Мартынов В.Н, Кобелева С.П. О возможности существования антиструктурных дефектов в нелегированном CdTe. Известия АН СССР. Кристаллография. 1983; 28(2): 394.

23. Fochuk P., Grill R., Panchuk O. The nature of point defects in CdTe. Journal of Electronic Materials. 2006; 35(6): 1354—1359. https://doi.org/10.1007/s11664-006-0268-9

24. Вerding М.А. Native defects in CdTe. Physical Review B. 1999; 60(12): 8943—8950. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.60.8943

25. Kosyak V.V., Opanasyak A.S., Protsenko I.Yu. Ensemble of point defects in CdTe single crystals and films in the case of full equilibrium and quenching. Functional Materials. 2005; 12(4): 797—806.

26. Brebric R.F., Strauss A.J. Partial pressures in equilibrium with group IV tellurides. I. Optical absorption method and results for PbTe. Journal of Chemical Physics. 1964; 40: 3230—3235. https://doi.org/10.1063/1.1724990

27. Медведев С.А., Мартынов В.Н., Кобелева С.П. Исследование температурной зависимости парциальных давлений компонентов над теллуридом кадмия. Электронная техника. Серия 6. Материалы. 1980; (8(145)): 53—58.


Рецензия

Для цитирования:


Кобелева С.П. Определение отклонения от стехиометрии в широкозонных полупроводниковых соединений АIIВVI по составу равновесной паровой фазы. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2022;25(2):107-114. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2022-2-107-114

For citation:


Kobeleva S.P. Determination of stoichiometry deviation in wide-band II-VI semiconductors on the basis of equilibrium vapor phase composition. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2022;25(2):107-114. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2022-2-107-114

Просмотров: 438


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)