Electron Mobility in CdSexTe1-x (x = 0.25) Solid Solution:  Ab Initio Calculation

О.П. Малик; С.В. Сиротюк

doi:10.15330/pcss.20.4.338-344

Автор(и)

О.П. Малик Національний університет "Львівська політехніка"
С.В. Сиротюк Національний університет "Львівська політехніка"

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.20.4.338-344

Ключові слова:

перенесення електронів, точкові дефекти, твердий розчин CdSeTe, ab initio розрахунок

Анотація

У цій роботі проводиться оцінка якості твердого розчину CdSe_0.25Te_0.75 шляхом дослідження його властивостей перенесення. Опис кінетичних явищ проводиться на основі хвильової функції та самоузгодженого потенціалу твердого розчину CdSe_xTe_1-_x (x = 0,2), які визначалися з перших принципів, з використанням проекційних приєднаних хвиль, що реалізовано в програмі ABINIT. Процеси розсіяння були розглянуті в рамках близькодіючих моделей розсіяння, де враховувалась взаємодія електронів з полярними та неполярними оптичними фононами, п’єзоелектричними та акустичними фононами, центрами статичної деформації, нейтральними та іонізованими домішками. Елементи матриці переходу були отримані шляхом інтегрування по елементарній комірці з використанням тривимірної B-сплайн інтерполяції. Для кристалів із концентрацією домішок 5.6´10¹⁵¸ 5´10¹⁸ см^-3 розраховано температурні залежності рухливості електронів та фактора Холла в діапазоні 15 ÷ 1200 К. Теоретичні криві, отримані в близькодіючому підході, якісно і кількісно відрізняються від тих, що отримані в рамках далекодіючих моделей в наближенні часу релаксації.

Посилання

A. Kathalingam, M. R. Kim, Y. S. Chae, J. K. Rhee, S. Thanikaikarasan, T. Mahalingam, J. Alloys Compd. 505, 758 (2010) (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2010.06.136).

Q. Zeng, Z. Chen, Y. Zhao, X. Du, F. Liu, G. Jin, F. Dong, H. Zhang, B. Yang, ACS Appl. Mater. Interfaces 7, 23223 (2015) (https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.5b07197).

D.E. Swanson, J.R. Sites, W.S. Sampath, Sol. Energ. Mat. Sol. C. 159, 389 (2017) (https://doi.org/10.1016/j.solmat.2016.09.025).

A.H. Munshi, J. Kephart, A. Abbas, J. Raguse, J.-N. Beaudry, K. Barth, J. Sites, J. Walls, W. Sampath, IEEE J. Photovolt. 8, 310 (2018) (https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2017.2775139).

S.M. Babu, T. Rajalakshmi, R. Dhanasekaran, P. Ramasamy, J. Cryst. Growth 110, 423 (1991) (https://doi.org/10.1016/0022-0248(91)90278-D).

Z. Loizos, A. Mitsis, N. Spyrellis, M. Froment, G. Maurin, Thin Solid Films 235, 51 (1993) (https://doi.org/10.1016/0040-6090(93)90242-H).

S. Benyettou, S. Saib, N. Bouarissa, Chem. Phys. 457,147 (2015) (https://doi.org/10.1016/j.chemphys.2015.06.004).

[8] G. Brill, Y. Chen, P. M. Amirtharaj, W. Sarney, D. Chandler-Horowitz, N. K. Dhar, J. Electron. Mater. 34, 655 (2005) (https://doi.org/10.1007/s11664-005-0080-y).

S. Velumani, X. Mathew, P.J. Sebastian, Sol. Energ. Mat. Sol. C. 76, 359 (2003) (https://doi.org/10.1016/S0927-0248(02)00288-X).

K.R. Murali, B. Jayasutha, Chalcogenide Lett. 6, 1 (2009).

B.I. MacDonald, A. Martucci, S. Rubanov, S.E. Watkins, P. Mulvaney, J.J. Jasieniak, ACS Nano 6, 5995 (2012) (https://doi.org/10.1021/nn3009189).

E. Benamar, M. Rami, M. Fahoume, F. Chraibi, A. Ennaoui, Solid State Sci. 1, 301 (1999) (https://doi.org/ 10.1016/S1293-2558(00)80084-9).

N. Muthukumarasamy, S. Jayakumar, M.D. Kannan, R. Balasundaraprabhu, Sol. Energy 83, 522 (2009) (https://doi.org/10.1016/j.solener.2008.10.004).

T.C.M. Santhosh, K.V. Bangera, G.K. Shivakumar, Sol. Energy. 153, 343 (2017) (https://doi.org/10.1016/j.solener.2017.05.079).

X. Gonze, et al., Comput. Phys. Commun. 205, 106 (2016) (https://doi.org/10.1016/j.cpc.2016.04.003).

O.P. Malyk, Comput. Mater. Sci. 33, 153 (2005) (https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2004.12.052).

O.P. Malyk, Phys. Status Solidi C 6, S86 (2009) (https://doi.org/10.1002/pssc.200881315).

O.P. Malyk, Can. J. Phys. 92, 1372 (2014) (https://doi.org/10.1139/cjp-2013-0075).

O.P. Malyk, S.V. Syrotyuk, Comput. Mater. Sci. 139, 387(2017) (https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2017.07.039).

O.P. Malyk, S.V. Syrotyuk, J. Electron. Mater. 47, 4212 (2018)(https://doi.org/10.1007/s11664-018-6068-1).

P.E. Blöchl, Phys. Rev. B. 50, 17953 (1994) (https://doi.org/10.1103/PhysRevB.50.17953).

N.A.W. Holzwarth, A.R. Tackett, G.E. Matthews, Comput. Phys. Commun. 135, 329 (2001) (https://doi.org/ 10.1016/S0010-4655(00)00244-7).

M. Ernzerhof, G.E. Scuseria, J. Chem. Phys. 110, 5029 (1999) (https://doi.org/10.1063/1.478401).

P. Novák, J. Kunes, L. Chaput, W.E. Pickett, Phys. Status Solidi B 243, 563 (2006) (https://doi.org/10.1002/pssb.200541371).

E. Tran, P. Blaha, K. Schwarz, P. Novák, Phys. Rev. B 74, 155108(10) (2006) (https://doi.org/10.1103/PhysRevB.74.155108).

J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Letters 77, 3865 (1996) (https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865).

C. de Boor, A Practical Guide to Splines, (Springer-Verlag, New York, 1978).

C. Erginsoy, Phys.Rev. 79, 1013 (1950) (https://doi.org/10.1103/PhysRev.79.1013).

B. Segall, M.R. Lorenz, R.E. Halsted, Phys. Rev. 129, 2471 (1963) (https://doi.org/10.1103/PhysRev.129.2471).

J. Litwin, Phys. Status Solidi 5, 551 (1964) (https://doi.org/10.1002/pssb.19640050311).

G.L. Hansen, J.L. Schmit, T.N. Casselman, J. Appl. Phys. 53, 7099 (1982) (https://doi.org/10.1063/1.330018).

R. Passler, Phys. Status Solidi B 216, 975 (1999) (https://doi.org/10.1002/(SICI)1521-3951(199912)216:2<975::AID-PSSB975>3.0.CO;2-N).

H.C. Poon, Z.C. Feng, Y. P. Feng, M.F. Li, J. Phys.:Condens. Matter 7, 2783 (1995) (https://doi.org/10.1088/0953-8984/7/14/017).

C. Hermann, C. Weisbuch. Phys. Rev. B, 15, 823 (1977) (https://doi.org/10.1103/PhysRevB.15.823).

J. Brice, P. Capper (ed.), EMIS Datareviews Series No 3, (INSPEC, London, 1987).

W.Gebhardt, G. Schotz, R. Bhargava, (ed.), EMIS Datareviews Series No 17, (INSPEC/IEE London, 1997).

M. Gorska, W. Nazarewicz, Phys. Status Solidi B 65, 193 (1974) (https://doi.org/10.1002/pssb.2220650117).

J. Baars, F. Sorger, Solid State Comm. 10, 875 (1972) (https://doi.org/10.1016/0038-1098(72)90211-6).

R.K. Willardson, A.C. Beer (ed.), Semiconductors and Semimetals, (Academic Press, New York, San Francisco, London, 1975).

Ju.H. Velikov, A.P. Rusakov, Fiz. Tverd. Tela 13, 1157 (1971).

D.L. Rode, J.D. Wiley, Phys. Status Solidi B 56, 699 (1973) (https://doi.org/10.1002/pssb.2220560234).

B. Bonello, B. Fernandez, J. Phys. Chem. Solids 54, 209 (1993) (https://doi.org/10.1016/0022-

(93)90310-N).

D. Berlincourt, H. Jaffe, L.R. Shiozawa, Phys. Rev. 129, 1009 (1963) (https://doi.org/10.1103/PhysRev.129.1009).

Landolt- Bornstein Numerical Data and Functional Relationship in Science and Technology. New Series, (Springer Verlag, Berlin, 1984).

O.P. Malyk, J. Alloys Compd. 371, 146 (2004) (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2003.07.033).

N. Muthukumarasamy, R. Balasundaraprabhu, S. Jayakumar, and M.D. Kannan, Sol. Energ. Mat. Sol. C. 92, 851 (2008) (https://doi.org/10.1016/j.solmat.2008.02.005).