Оптические свойства тонкой пленки CdTe, полученной методом высокочастотного магнетронного распыления

  • Андрей Иванович Кашуба Национальный университет «Львовская политехника», ул. Бандеры, 12, 79013, г. Львов, Украина
  • Богдан Викторович Андриевский Кошалинский технологический университет, ул. Снядецких, 2, 75-453, г. Кошалин, Польша https://orcid.org/0000-0001-5128-9869
  • Григорий Архипович Ильчук Национальный университет «Львовская политехника», ул. Бандеры, 12, 79013, г. Львов, Украина
  • Михал Пясецкий Ченстоховский университет им. Яна Длугоша, ул. Армии Крайовой, 13/15, 42-201, г. Ченстохова, Польша
  • Игорь Владимирович Семкив Национальный университет «Львовская политехника», ул. Бандеры, 12, 79013, г. Львов, Украина
  • Роман Юрьевич Петрусь Национальный университет «Львовская политехника», ул. Бандеры, 12, 79013, г. Львов, Украина
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-2243-2021-2-88-95

Аннотация

Тонкие пленки теллурида кадмия (CdTe) относятся к соединениям AII BVI, демонстрируют полупроводниковые свойства и представляют собой важную область исследований из-за их широкого применения в различных оптоэлектронных устройствах. Солнечные элементы на основе CdTe привлекают внимание, поскольку CdTe характеризуется прямой энергетической запрещенной зоной Eg и высоким коэффициентом поглощения, что делает CdTe отличным светопоглощающим слоем солнечных элементов. Испарение материала в вакууме методом высокочастотного магнетронного распыления является одним из наиболее эффективных методов получения однородных пленок. Настоящая работа посвящена исследованию оптических свойств тонкой пленки CdTe, полученной на кварцевой подложке методом высокочастотного магнетронного распыления. Определены спектры оптического пропускания, отражения и μ-комбинационного рассеяния тонкой пленки CdTe. Линейность спектральной зависимости коэффициента оптического поглощения α тонкой пленки CdTe в координатах (αhν)2  vs hν свидетельствует о прямом характере оптических переходов, соответствующих длинноволновому краю фундаментального поглощения. Оптическая ширина запрещенной зоны исследуемой тонкой пленки CdTe составляет Eg = 1,53 эВ. Пики экспериментальных спектров комбинационного рассеяния света при 121; 139; 142; 167 и 331 см–1 приписываются фононам в кристаллических CdTe и Te.

Биографии авторов

Андрей Иванович Кашуба, Национальный университет «Львовская политехника», ул. Бандеры, 12, 79013, г. Львов, Украина

кандидат физико-математических наук; старший научный сотрудник кафедры общей физики Института прикладной математики и фундаментальных наук

Богдан Викторович Андриевский, Кошалинский технологический университет, ул. Снядецких, 2, 75-453, г. Кошалин, Польша

доктор физико-математических наук; профессор кафедры электроники факультета электроники и компьютерных наук

Григорий Архипович Ильчук, Национальный университет «Львовская политехника», ул. Бандеры, 12, 79013, г. Львов, Украина

доктор физико-математических наук; профессор кафедры общей физики Института прикладной математики и фундаментальных наук

Михал Пясецкий, Ченстоховский университет им. Яна Длугоша, ул. Армии Крайовой, 13/15, 42-201, г. Ченстохова, Польша

доктор физико-математических наук; профессор кафедры теоретической физики факультета естественных наук и технологий

Игорь Владимирович Семкив, Национальный университет «Львовская политехника», ул. Бандеры, 12, 79013, г. Львов, Украина

кандидат технических наук; старший научный сотрудник кафедры общей физики Института прикладной математики и фундаментальных наук

Роман Юрьевич Петрусь, Национальный университет «Львовская политехника», ул. Бандеры, 12, 79013, г. Львов, Украина

кандидат физико-математических наук; доцент кафедры общей физики Института прикладной математики и фундаментальных наук.

Литература

  1. Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems. Photovoltaics Report. Freiburg: Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems [Internet]; 2016 [cited 10.01.2021]. Available from: https://ecee.colorado.edu/~ecen5009/Resources/Photovoltaics/Fraunhofer2016.pdf.
  2. Green MA, Dunlop ED, Levi DH, Hohl-Ebinger J, Yoshita M, Ho-Baillie AWY. Solar cell efficiency tables (version 54). Progress in Photovoltaics: Research and Applications. 2019;27(7):565–575. DOI: 10.1002/pip.3171.
  3. Geisthardt RM, Topič M, Sites JR. Status and potential of CdTe solar-cell efficiency. IEEE Journal of Photovoltaics. 2015; 5(4):1217–1221. DOI: 10.1109/JPHOTOV.2015.2434594.
  4. Shockley W, Queisser HJ. Detailed balance limit of efficiency of p – n junction solar cells. Journal of Applied Physics. 1961; 32(3):510–519. DOI: 10.1063/1.1736034.
  5. Rühle S. Tabulated values of the Shockley – Queisser limit for single junction solar cells. Solar Energy. 2016;130:139–147. DOI: 10.1016/j.solener.2016.02.015.
  6. Petrus R, Ilchuk H, Kashuba A, Semkiv I, Zmiiovska E. Optical properties of CdTe thin films obtained by the method of high-frequency magnetron sputtering. Functional Materials. 2020;27(2):342–347. DOI: 10.15407/fm27.02.342.
  7. Kashuba AI, Ilchuk HA, Petrus RYu, Andriyevsky B, Semkiv IV, Zmiyovska EO. Growth, crystal structure and theoretical studies of energy and optical properties of CdTe1 – xSex thin films. Applied Nanoscience. 2021. DOI: 10.1007/s13204-020-01635-0.
  8. Cortes A, Gómez H, Marotti RE, Riveros G, Dalchiele EA. Grain size dependence of the bandgap in chemical bath deposited CdS thin films. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2004;82(1–2):21–34. DOI: 10.1016/j.solmat.2004.01.002.
  9. Moss TS. A relationship between the refractive index and the infra-red threshold of sensitivity for photoconductors. Proceedings of the Physical Society Section B. 1950;63(3):167–176. DOI: 10.1088/0370-1301/63/3/302/.
  10. Ravindra NM, Auluck S, Srivastava VK. On the Penn Gap in Semiconductors. Physica status solidi (b). 1979;93(2):K155–K160. DOI: 10.1002/pssb.2220930257.
  11. Hervé PJL, Vandamme LKJ. Empirical temperature dependence of the refractive index of semiconductors. Journal of Applied Physics. 1995;77(10):5476–5477. DOI: 10.1063/1.359248.
  12. Tripathy SK. Refractive indices of semiconductors from energy gaps. Optical Materials. 2015;46:240–246. DOI: 10.1016/j. optmat.2015.04.026.
  13. Ilchuk HA, Andriyevsky B, Kushnir OS, Kashuba AI, Semkiv IV, Petrus RYu. Electronic band structure of cubic solid-state CdTe1 – xSex solutions. Ukrainian Journal of Physical Optics. 2021;22(2):86–94. DOI: 10.3116/16091833/22/2/101/2021.
  14. DeBell AG, Dereniak EL, Harvey J, Nissley J, Palmer J, Selvarajan A, et al. Cryogenic refractive indices and temperature coef ficients of cadmium telluride from 6 mm to 22 mm. Applied Optics. 1979;18(18):3114–3115. DOI: 10.1364/AO.18.003114.
  15. Strauss AJ. The physical properties of cadmium telluride. Revue de Physique Appliquee. 1977;12(2):167–184. DOI: 10.1051/ rphysap:01977001202016700.
  16. Morell G, Reynés-Figueroa A, Katiyar RS, Farías MH, Espinoza-Beltran FJ, Zelaya-Angel O, et al. Raman spectroscopy of oxygenated amorphous CdTe films. Journal of Raman Spectroscopy. 1994;25(3):203–207. DOI: 10.1002/jrs.1250250303.
Опубликован
2021-05-25
Ключевые слова: пропускание, коэффициент отражения, спектры комбинационного рассеяния, запрещенная зона, тонкая пленка
Как цитировать
Кашуба, А. И., Андриевский, Б. В., Ильчук, Г. А., Пясецкий, М., Семкив, И. В., & Петрусь, Р. Ю. (2021). Оптические свойства тонкой пленки CdTe, полученной методом высокочастотного магнетронного распыления. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 2, 88-95. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2021-2-88-95
Выпуск
№ 2 (2021): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Физика и техника полупроводников

Copyright (c) 2021 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).