Структура точкових дефектів у плівках телуриду кадмію

Abstract

Дисертаційна робота присвячена дослідженню процесів дефектоутворення у плівках CdTe шляхом порівняння результатів моделювання з даними комплексного вивчення структурних і електрофізичних характеристик моно- та полікристалічних шарів матеріалу, одержаних методом квазізамкненого об’єму (КЗО) в умовах, близьких до термодинамічно рівноважних. Запропонований та реалізований універсальний підхід до опису процесів дефектоутворення у телуриді кадмію, що враховує найбільш повний спектр точкових дефектів матеріалу. З використанням цього підходу та результатів розрахунків термодинамічних параметрів дефектоутворення «ab initio», проведене моделювання ансамблю власних дефектів у плівках CdTe для випадків повної рівноваги та гартування залежно від фізико-технологічних умов їх вирощування. При моделюванні враховані процеси перенесення в’язкої пари компонентів з’єднання від випарника до підкладки, що відбуваються при конденсації у КЗО. Розрахунки проведено для різних наборів енергій іонізації власних дефектів, при цьому використані результати експериментального вивчення параметрів локалізованих станів (ЛС) у плівках методом аналізу ВАХ СОПЗ та залежностей провідність-температура. На відміну від традиційного підходу оптимізація параметрів дефектоутворення проведена шляхом порівняння результатів моделювання як з електричними (концентрація носіїв та ЛС дефектів, провідність, положення рівня Фермі), так і зі структурними (стехіометрія, період гратки, рентгенівська густина) характеристиками плівок. // Русск. версия: Диссертация посвящена исследованию процессов дефектообразования в пленках CdTe путем сравнения результатов моделирования структуры точечных дефектов (ТД) в рамках квазихимического формализма с данными комплексного изучения структурных и электрофизических характеристик моно- и поликристаллических слоев материала, полученных методом квазизамкнутого объема (КЗО) в условиях, близких к термодинамически равновесным. Проведено комплексное исследование структурных и субструктурных характеристик пленок CdTe, их стехиометрии в зависимости от условий получения (температуры испарителя Te и подложки Ts). Определены параметры конденсации структурно-совершенных, однофазных, высокотекструрированных поликристаллических пленок со столбчатой структурой и большим размером зерен (d>10 мкм), в которых влиянием границ кристаллитов и протяженных дефектов в средине зерна на электрические свойства слоев можно пренебречь. Для таких пленок возможно достоверное сравнение результатов моделирования с результатами измерения их электрофизических характеристик. Предложен и реализован универсальный подход для описания процессов дефектообразования в CdTe, учитывающий наиболее полный спектр ТД в материале. С использованием этого подхода и результатов расчетов термодинамических параметров дефектообразования «ab initio» проведено моделирование ансамбля собственных дефектов в пленках для случаев полного равновесия и закаливания в зависимости от физико-технологических условий их получения. При моделировании учтены процессы переноса вязкого пара компонентов соединения от испарителя к подложке, происходящие при конденсации в КЗО. Расчеты проведены для различных наборов энергий ионизации ТД, при этом использованы результаты экспериментального изучения параметров локализованных состояний (ЛС) в пленках, полученные методом анализа ВАХ токов, ограниченных пространственным зарядом и зависимостей проводимость-температура. Этими методами в запрещенной зоне поликристаллического материала выявлены ЛС с энергиями залегания Et1=(0,68– 0,70) эВ; Et2=(0,60–0,63) эВ; Et3=(0,56-0,57) эВ; Et4=(0,51-0,53) эВ; Et5=(0,45-0,46) эВ; Et6=(0,39-0,40) эВ; Et7=0,33 эВ; Et8=(0,13-0,15) эВ и концентрациями 1012 – 1015 см-3. Данные уровни были идентифицированы как собственные ТД. В отличие от традиционного подхода оптимизация параметров дефектообразования проведена путем сравнения результатов моделирования как с электрическими (концентрация носителей и ЛС, проводимость, положение уровня Ферми), так и со структурными (стехиометрия, период решетки, рентгеновская плотность) характеристиками пленок. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/630