Оптические свойства Cu(In,Ga)3Se5, Cu(In,Ga)5Se8 и Cu(In,Ga)(Se,S)2
|
СтатусДиссертация была зашищена 4 июля 2008Утверждена Национальным Советом 18 сентября 2008 Автореферат – 1.39 Mb / на румынском – 0.45 Mb / на русскомДиссертацияCZU 621.315.592
|
Аннотация
Диссертационная работа посвящена комплексному исследованию оптических свойств соединений с упорядоченными дефектами Cu(In,Ga)3Se5, Cu(In,Ga)5Se8 и халькопиритов Cu(In,Ga)(Se,S)2.
Были исследованы спектры поглощения соединений Cu(In,Ga)3Se5, Cu(In,Ga)5Se8, выращенных из паровой фазы методом химических газотранспортных реакций. Определены величины запрещенной зоны для соединений CuIn5Se8, CuGa3Se5 и CuGa5Se8, которые составляют 1.27 (1.21), 1.80 (1.71) и 1.92 (1.79) эВ при температуре 10 (300) K, соответственно. Эмпирические модели О’Доннела и Чена, Вина и Паслера, учитывающие электрон- фононное взаимодействие, были использованы для интерпретации температурной зависимости ширины запрещенной зоны. Средняя энергия фононов, ответственных за температурное изменение энергии края поглощения, равна 19, 23 и 15 мэВ для CuIn5Se8, CuGa3Se5 и CuGa5Se8, соответственно. Величина средней энергия фононов для CuIn5Se8 и CuGa3Se5 близка к среднему значению эффективной энергии оптически активных фононов в Рамановском рассеянии, что указывает на существенную роль оптических фононов в сдвиге энергии края поглощения.
Проводился анализ эллипсометрических измерений функции диэлектрической проницаемости ε(ω) = ε1(ω) + iε2(ω) в спектральной области 0.8-4.5 эВ кристаллов Cu(In,Ga)3Se5, Cu(In,Ga)5Se8 с различным содержанием меди, полученных методом Бриджмена. Структура спектров ε(ω) была исследована с помощью дифференциальной методики расчета и проведением вычислений на основе алгоритма симулированного отжига (SA). Вычислены пороговые энергии E0, E1A и E1B межзонных электронных переходов, определяющих дисперсию оптических констант. Установлено, что дефицит меди в данных соединениях приводит к уменьшению поглощения в области энергий фотона 1-3 эВ и к увеличению ширины запрещенной зоны, что обусловлено предполагаемым уменьшением степени p-d гибридизации в валентной зоне. Также был определен набор оптических констант (показатель преломления, коэффициенты поглощения и отражения) соединений Cu(In,Ga)3Se5 и Cu(In,Ga)5Se8 с упорядоченными вакансиями.
Были исследованы спектры отражения халькопиритов CuGaSe2, CuGaS2 и CuInS2 в поляризованном свете E ⊥ c и E || c в спектральной области 2-6 эВ при 77 К. Спектры диэлектрической проницаемости были вычислены из коэффициента отражения с помощью соотношений Крамерса-Кронига. Определены величины межзонных энергетических интервалов, обуславливающих электронные переходы в глубине полосы поглощения, из энергетического положения максимумов спектров отражения и расчетов диэлектрической проницаемости. Были также вычислены оптические константы (показатель преломления и коэффициент поглощения) халькопиритов CuGaSe2, CuGaS2 и CuInS2. Из экспериментальных данных спектров отражения вблизи экситонного резонанса CuGaSe2 при температуре 10 К были получены значения зонных и экситоных параметров.
Оновные результаты были опубликованы в 19 научных работах.
Диссертационная работа написана на русском языке и содержит 118 страниц, 47 рисунков, 13 таблиц и 101 ссылку.
Содержание
- 1. Основные физико-химические свойства Cu(In,Ga)3Se5 и Cu(In,Ga)5Se8.
- 2. Поглощение и люминесценция соединений Cu(In,Ga)3Se5 и Cu(In,Ga)5Se8.
- 3. Оптические спектры CuGaSe2 в области экситонных полос поглощения.
- 4. Оптические константы и энергетическая структура Cu(In,Ga)(Se,S)2.
ГЛАВА II. Оптические свойства Cu(In,Ga)3Se5 и Cu(In,Ga)5Se8.
- 1. Фундаментальное поглощение.
- 1.1 Получение кристаллов и методика эксперимента
- 1.2 Спектры поглощения.
- 1.3 Зависимость края полосы поглощения от температуры
- 2. Спектральная эллипсометрия. 43 2.1 Получение кристаллов и методика эксперимента.
- 2.2 Основное уравнение эллипсометрии для изотропной отражающей системы.
- 2.3 Оптические константы.
- 2.4 Дифференциальная методика расчета диэлектрической проницаемости CuGa3Se5 и CuGa5Se8.
- 2.5 Расчет диэлектрической проницаемости на основе SA алгоритма.
ГЛАВА III Оптические константы и энергетическая структура соединений Cu(In,Ga)(Se,S)2.
- 1. Получение кристаллов и методика эксперимента.
- 2. Спектры отражения CuGaSe2 в области экситонного резонанса.
- 3. Расчет оптических констант с использованием соотношеий Крамерс-Кронига.
- 4. Дифференциальная методика расчета диэлектрической проницаемости.
ПРИЛОЖЕНИЕ
- 1. Вторые производные функций диэлектрической проницаемости.
- 2. Описание и тестирование алгоритма симулированного отжига (SA)
- 3. Формулы Крамерс-Кронига преобразования.
Официальные оппоненты
- Ion Tighineanu
доктор хабилитат, профессор, Институт математики и информатики - Dmitrii Nedeoglo
доктор хабилитат, профессор, Государственный Университет Молдовы
Диссертации
