Comisia de atestare
Comisia de acreditare
Comisiile de experţi
Dispoziţii, instrucţiuni
Acte normative
Nomenclator
Instituţii
Consilii
Seminare
Teze
Conducători de doctorat
Deţinători de grad
Doctoranzi
Postdoctoranzi
CNAA logo

 română | русский | english

CNAA / Teze / 2019 / mai /

Proprietăți optice și de transport ale soluțiilor solide Cu2Zn(Sn,Ge)(S,Se)4


Autor: Hajdeu-Chicaroș Elena
Gradul:doctor în Ştiinţe fizice
Specialitatea: 01.04.10 - Fizica şi ingineria semiconductorilor
Anul:2019
Conducător ştiinţific: Ernest Aruşanov
doctor habilitat, profesor universitar, Universitatea de Stat din Moldova
Instituţia: Institutul de Fizică Aplicată al AŞM

Statut

Teza a fost susţinută pe 8 mai 2019 în CSS
şi aprobată de CNAA pe 9 iulie 2019

Autoreferat

Adobe PDF document2.52 Mb / în română

Teza

CZU [539.21:537.311.322]:535.2(043.3)

Adobe PDF document 6.35 Mb / în română
151 pagini


Cuvinte Cheie

materiale pentru fotovoltaică, compuși cuaternari, soluții solide, kesterit, stanit, wurtzstanit, mecanizme de transport, magnetorezistență, conductibilitate prin salt, conductibilitate de tip Mott, elipsometrie, model cu trei faze, coeficient de reflexie, coeficient de absorbție, coeficient de extincție, indice de refracție, tranziții optice

Adnotare

Teza este scrisă în limba română şi constă din introducere, 4 capitole, concluzii generale şi bibliografie din 199 de titluri. Aceasta conţine 144 pagini de text de bază, 68 figuri, 19 tabele şi 83 formule. Rezulatele obţinute sunt publicate în 22 lucrări ştiinţifice (10 articole şi 12 rezumate la conferinţe științifice internaționale).

Scopul lucrării constă în studiul proprietăților fundamentale de transport și optice ale compușilor cuaternari și ale soluțiilor solide de Cu2Zn(Sn,Ge)(S,Se)4 în vederea stabilirii dependenței parametrilor caracteristici de compoziția chimică și structura acestora, cu perspectiva utilizării materialului dat în aplicații optoelectronice ecologice și eficiente.

Obiectivele cercetării: Măsurarea și analiza dependențelor experimentale de temperatură ale rezistivității și magnetorezistenței semiconductorilor cuaternari Cu2ZnSn(Ge)S4 și ale soluțiilor solide Cu2ZnSnxGe1-xS(Se)4; Determinarea principalelor mecanizme de transport electronic, a parametrilor macroscopici și microscopici și stabilirea dependenței acestora de compoziția materialelor studiate; Măsurarea spectrelor elipsometrice și analiza acestora din perspectiva modelului cu trei faze pentru policristalele de Cu2ZnSnS4 și Cu2ZnSn(SxSe1-x)4.

Noutatea și originalitatea științifică a rezultatelor acestei lucrări constă în faptul că pentru prima dată au fost analizate detaliat dependențele de temperatură ale rezistivității și ale magnetorezistenței într-un interval larg de temperaturi și în câmp magnetic de până la 20 T ale compușilor cuaternari Cu2ZnSn(Ge)S4 și ale soluțiilor solide Cu2ZnSnxGe1-xS(Se)4, unde x = 0,0 – 1,0. De asemenea, în premieră, a fost analizată influiența schimbului între cationii de Sn și Ge în soluțiile solide Cu2ZnSnxGe1-xS(Se)4 asupra parametrilor electronici caracteristici acestor compuși. Tot pentru prima dată au fost analizate spectrele de elipsometrie ale policristalelor Cu2ZnSnS4 și Cu2ZnSn(SxSe1-x)4 cu utilizarea modelului cu trei faze, care corespunde unei descrieri realistice a sistemului format din aer, suprafața și volumul probei.

Rezultatele obținute care contribuie la soluționarea unei probleme științifice importante constau în stabilirea principalelor mecanizme de transport, determinarea unui set de parametri electrici importanți și obținerea dependenței acestora de compoziția semiconductorilor cuaternari Cu2ZnSn(Ge)S4 și a soluțiilor solide Cu2ZnSnxGe1-xS(Se)4, unde x = 0,0 – 1,0; precum și obținerea dependențelor spectrale ale constantelor optice și descrierea principalelor tranziții optice ale compușilor Cu2ZnSnS4 și Cu2ZnSn(SxSe1-x)4. Acest fapt are ca efect majorarea considerabilă a fondului de date referitoare la compușii menționați și v-a condiționa înțelegerea și înlăturarea unor efecte detrimentale apărute în procesele de obținere și manipulare industrială a compușilor respectivi, pentru utilizarea lor în dispozitive eficiente de nouă generație.

Semnificația teoretică și valoarea aplicativă a rezultatelor obținute în cadrul acestei teze, constă în extinderea fondului de cunoștințe referitoare la proprietățile fundamentale ale materialelor cuaternare Cu2Zn(Sn,Ge)(S,Se)4, care vor fi necesare pentru înțelegerea corectă și utilizarea la maximum a potențialului acestora în dispozitive optoelectronice de nouă generație, ieftine, eficiente și ecologice, la scară industrială.

Implimentarea rezultatelor științifice: Rezultatele obținute în cadrul tezei au fost utilizate în realizarea cu succes a mai multor proiecte naționale și internaționale. Acestea vor putea fi folosite de către comunitatea științifică și cea industrială pentru proiectarea dispozitivelor optoelectronice pe bază de semiconductori cuaternari calcogenizi.

Cuprins


1. Proprietățile compușilor cuaternari Cu2Zn(Sn,Ge)(S,Se)4: Retrospecție în literatura de specialitate
  • 1.1. Caracteristicile de bază ale compușilor cuaternari Cu2Zn(Sn,Ge)(S,Se)4 și soluțiilor solide ale acestora
  • 1.2. Defectele structurale în compușii cuaternari Cu2Zn(Sn,Ge)(S,Se)4
  • 1.3. Proprietățile de transport ale compușilor cuaternari Cu2Zn(Sn,Ge)(S,Se)4
  • 1.4. Proprietățile optice ale compușilor Cu2Zn(Sn,Ge)(S,Se)4
  • 1.5. Concluzii la capitolul 1

2. Proprietățile de transport ale compușilor cuaternari Cu2ZnSnS4 și Cu2ZnGeS4
  • 2.1. Tehnologia de obținere a monocristalelor de Cu2ZnSnS4 și Cu2ZnGeS4
  • 2.2. Conductibilitatea prin salturi în monocristalele de Cu2ZnSnS4
  • 2.2.1. Materiale și metode de studiu
  • 2.2.2. Analiza dependenţelor de temperatură ale rezistivităţii în lipsa câmpului magnetic
  • 2.2.3. Analiza magnetorezistenței
  • 2.2.4. Determinarea parametrilor microscopici în regimul de conductibilitate VRH-Mott
  • 2.2.5. Determinarea parametrilor microscopici în regimul de conductibilitate VRH-SE
  • 2.3. Mecanizme de transfer ale sarcinilor în monocristalele de Cu2ZnGeS4
  • 2.3.1. Materiale și metode de studiu
  • 2.3.2. Dependențele experimentale de temperatură ale rezistivității monocristalelor de Cu2ZnGeS4 în lipsa câmpului magnetic
  • 2.3.3. Dependențele de temperatură ale rezistivității monocristalelor de Cu2ZnGeS4 în câmp magnetic
  • 2.3.4. Determinarea parametrilor microscopici
  • 2.3.5. Efectul Hall în regimul de conductibilitate prin salt VRH-Mott
  • 2.3.6. Analiza datelor obținute
  • 2.4. Concluzii la capitolul 2

3. Proprietățile de transport ale soluțiilor solide Cu2ZnSnxGe1-xS(Se)4 71
  • 3.1. Tehnologia de obținere a monocristalelor soluțiilor solide Cu2ZnSnxGe1-xS(Se)4
  • 3.2. Mecanizmele de transport ale purtătorilor de sarcină în monocristalele soluțiilor solide Cu2ZnSnxGe1-xSe4
  • 3.2.1. Materiale și metode de studiu
  • 3.2.2. Dependența de temperatură a rezistivității la B = 0 și mecanizmele de transfer a sarcinilor
  • 3.2.3. Magnetorezistența și determinarea parametrilor microscopici
  • 3.2.4. Analiza datelor obținute
  • 3.3. Mecanizmele de transport ale purtătorilor de sarcină în monocristalele soluțiilor solide Cu2ZnSnxGe1-xS4
  • 3.3.1. Materiale și metode de studiu
  • 3.3.2. Dependența de temperatură a rezistivității soluțiilor solide Cu2ZnSnxGe1-xS4 în lipsa câmpului magnetic
  • 3.3.3. Analiza dependențelor de temperatură ale magnetorezistivității soluțiilor solide Cu2ZnSnxGe1-xS4
  • 3.3.4. Determinarea parametrilor microscopici
  • 3.4. Concluzii la capitolul 3

4. Studiul proprietăților optice ale compușilor cuaternari Cu2ZnSnS4 și Cu2ZnSn(SxSe1-x)4 cu ajutorul elipsometriei spectrocopice
  • 4.1. Pregătirea probelor pentru cercetare
  • 4.2. Analiza spectrelor de împrăștiere Raman ale policristalelor de Cu2ZnSnS4 și ale soluțiilor solide de Cu2ZnSn(SxSe1-x)4 pentru aprecierea calității acestora
  • 4.2.1. Analiza spectrelor de împrăștiere Raman ale policristalelor de Cu2ZnSnS4
  • 4.2.2. Analiza spectrelor de împrăștiere Raman ale policristalelor soluțiilor solide Cu2ZnSn(SxSe1-x)4
  • 4.3. Principiile fizice ale elipsometriei spectroscopice
  • 4.4. Analiza spectrelor de elipsometrie ale policristalelor de Cu2ZnSnS4 prin utilizarea modelului cu trei faze
  • 4.4.1. Detalii experimentale
  • 4.4.2. Analiza datelor experimentale
  • 4.5. Analiza spectrelor de elipsometrie ale policristalelor soluțiilor solide de Cu2ZnSn(SxSe1-x)4
  • 4.5.1. Detalii experimentale
  • 4.5.2. Analiza datelor experimentale
  • 4.6. Concluzii la capitolul 4