Вісник Львівського університету. Серія фізична 58 (2021) с. 3-15
DOI: https://doi.org/10.30970/vph.58.2021.3

Осадження та оптична характеризація тонких плівок телуриду кадмію

С. Першина, А. Кашуба, І. Семків, Я. Сторожук, Г. Ільчук, Р. Петрусь

Подано результати досліджень оптичних властивостей тонкої плівки CdTe, осадженої на кварцову підкладку методом високочастотного магнетронного розпилення. Зокрема, проводяться дослідження та аналіз спектрів оптичного пропускання і відбиття, а також спектрів комбінаційного розсіювання світла (КРС). Встановлено інтегральну величину оптичного пропускання та відбивання. З використанням експериментально встановленої спектральної залежності коефіцієнта пропускання визначено ширину забороненої зони, високочастотну та статичну діелектричну проникність, ефективну масу електрона та товщину плівки. Зокрема, ширина забороненої зони \textit{E}g визначалась декількома методами: з спектральної поведінки першої похідної оптичного пропускання (d\textit{T}/d\lambda) та відбивання (d\textit{R}/d\lambda); з залежності коефіцієнта оптичного поглинання згідно класичної залежності для прямозонних напівпровідників.

Текст статті (pdf)

Список посилань
  1. Spalatu N. Properties of the CdCl{}2 Air-annealed CSS CdTe Thin Films / N. Spalatu, J. Hiie, V. Valdna, M. Caraman, N. Maticiuc, V. Mikli, T. Patlog, M. Krunks, V. Lughi // Energy Proce. -- 2014. -- Vol. 44. -- P. 85-95. doi:10.1016/j.egypro.2013.12.013.
  2. Toma O. Optical, Morphological and Electrical Studies of Thermally Vacuum Evaporated CdTe Thin Films for Photovoltaic Applications / O. Toma, L. Ion, M. Girtan, S. Antohe // Sol. Energy. -- 2014. -- Vol. 108. -- P. 51-60. doi:10.1016/j.solener.2014.06.031.
  3. Ban I. Preparation of Cadmium Telluride Nanoparticles from Aqueous Solutions by Sonochemical Method / I. Ban, M. Kristl, V. Danc, A. Danc, M. Drofenik // Mater. Lett. -- 2012. -- Vol. 67.-- P. 56-59. doi:10.1007/s40820-017-0137-5.
  4. Moure-Flores de F. CdTe Thin Films Grown by Pulsed Laser Deposition Using Powder as Target: Effect of Substrate Temperature / F. de Moure-Flores, J. G. Quinones-Galvan, A. Guillen-Cervantes, J. S. Arias-Ceron, A. Hernandez-Hernandez, J. Santoyo-Salazar, J. Santos-Cruz, S. A. Mayen-Hernandez, M. de la L. Olvera, J. G. Mendoza-Alvarez, M. Melendez-Lira, G. Contreras-Puente // J. Crys. Growth. -- 2014. -- Vol. 386. -- P. 27-31. doi:10.1016/j.jcrysgro.2013.09.036.
  5. Gunjal S. D. Spray Pyrolysis Deposition of \textit{p}-CdTe Films: Structural, Optical and Electrical Properties / S. D. Gunjal, Y. B. Khollam, S. R. Jadkar, T. Shripathi, V. G. Sathe, P. N. Shelke, M. G. Takwale, K. C. Mohite // Sol. Energy. -- 2014. -- Vol. 106. -- P. 56-62. doi:10.1016/j.solener.2013.11.029.
  6. Pandey S. K. Growth of Cubic and Hexagonal CdTe Thin Films by Pulsed Laser Deposition / S. K. Pandey, U. Tiwari, R. Raman, C. Prakash, V. Karishna, V. Dutta, K. Zimik // Thin Solid Films. -- 2005. -- Vol. 473. -- P. 54-57. doi:10.1016/j.tsf.2004.06.157.
  7. Romeo A. Influence of CdS Growth Process on Structural and Photovoltaic Properties of CdTe/CdS Solar Cells / A. Romeo, D. L. Batzner, H. Zogg, C. Vignali, A. N. Tiwari // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. -- 2001. -- Vol. 67. -- P. 311-321. doi:10.1016/S0927-0248(00)00297-X.
  8. Paudel N. R. Ultrathin CdS/CdTe Solar Cells by Sputtering / N. R. Paudel, K. A. Wieland, A. D. Compaan // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. -- 2012. -- Vol. 105. -- P. 6109-112. doi:10.1016/j.solmat.2012.05.035.
  9. Paudel N. R. Ultrathin CdTe Solar Cells with MoO{}3-\textit{x}/Au Back Contacts / N. R. Paudel, A. D. Compaan, Y. Yan // J. Electron. Mater. -- 2014. -- Vol. 43. -- P. 2783-2787. doi:10.1007/s11664-014-3042-4.
  10. Plotnikov V. V. 10\% Efficiency Solar Cells with 0.5 \mum of CdTe / V. V. Plotnikov, D. Kwon, K. A. Wieland, A. D. Compaan // 34th IEEE Photovolt. Spec. Conf. -- 2009. -- Vol. 34. -- P. 1435-1438. doi:10.1109/PVSC.2009.5411312.
  11. Petrus R. Optical Properties of CdTe Thin Films Obtained by the Method of High-Frequency Magnetron Sputtering / R. Petrus, H. Ilchuk, A. Kashuba, I. Semkiv, E. Zmiiovska // Functional Materials. -- 2020. -- Vol. 27. -- P. 342-347. doi:10.15407/fm27.02.342.
  12. Ільчук Г. Оптичні властивості тонких плівок CdSe, відпалених в атмосфері CdCl{}2 / Г. Ільчук, А. Кашуба, Р. Петрусь, І. Семків, В. Гайдучок // Журнал фізичних досліджень. -- 2020. -- Вип. 24. -- С. 3705(1-9). doi:10.30970/jps.24.3705.
  13. Ilchuk H. Optical-Energy Properties of CdSe Thin Film / H. Ilchuk, R. Petrus, A. Kashuba, I. Semkiv, E. Zmiiovska // Molecular Crystals and Liquid Crystals. -- 2020. -- Vol. 699. -- P. 1-8. doi:10.1080/15421406.2020.1732532.
  14. Cortes A. Grain Size Dependence of the Bandgap in Chemical Bath Deposited CdS Thin Films / A. Cortes, H. Gomes, R. E. Marotti, G. Riveros, E. A. Dalchiele // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. -- 2004. -- Vol. 82. -- P. 21-34. doi:10.1016/j.solmat.2004.01.002.
  15. Moss T. A. Relationship Between the Refractive Index and the Infra-Red Threshold of Sensitivity for Photoconductors / T. A. Moss // Proceedings of the Physical Society. Section B. -- 1950. -- Vol. 63.-- P. 167-176. doi:10.1088/0370-1301/63/3/302.
  16. Ravindra N. M. On the Penn Gap in Semiconductors / N. M. Ravindra, S. Auluck, V. K. Srivastava // Physica status solidi (b). -- 1979. -- Vol. 93. -- P. K155-K160. doi:10.1002/pssb.222093025710.1002/pssb.2220930257.
  17. Herve P. J. L. Empirical Temperature Dependence of the Refractive Index of Semiconductors / P. J. L. Herve, L. K. J. Vandamme // Journal of Applied Physics. -- 1995. -- Vol. 77. -- P. 5476-5477. doi:10.1063/1.359248.
  18. Tripathy S. K. Refractive Indices of Semiconductors from Energy Gaps / S. K. Tripathy // Optical Materials. -- 2015. -- Vol. 46. -- P. 240-246. doi:10.1016/j.optmat.2015.04.026.
  19. De Bell A. G. Cryogenic Refractive Indices and Temperature Coefficients of Cadmium Telluride from 6 \mum to 22 \mum / A. G. De Bell, E. L. Dereniak, J. Harvey, J. Nissley, J. Palmer, A. Selvarajan, W. L. Wolfe // Applied Optics. -- 1979. -- Vol. 18. -- P. 3114-3115. doi:10.1364/AO.18.003114.
  20. Strauss A. J. The Physical Properties of Cadmium Telluride / A. J. Strauss // Revue de Physique Appliquee. -- 1977. -- Vol. 12. -- P. 167-184. doi:10.1051/rphysap:01977001202016700.
  21. Morell G. Raman Spectroscopy of Oxygenated Amorphous CdTe Films / G.Morell, A.Reynes-Figueroa, R.S.Katiyar, M.H.Farias, F.J.Espinoza-Beltran, O.Zelaya-Angel, F.Sanchez-Sinencio // Journal of Raman spectroscopy. -- 1994. -- Vol. 25. -- P. 203-207. doi:10.1002/jrs.1250250303.