Electrical properties of CdTe:P single crystals at low and high temperatures

П. Фочук; Ю. Сняла; Н. Армані; Р. Гріл

doi:10.15330/pcss.25.2.352-361

Автор(и)

П. Фочук Чернівецький національний університет ім. Ю. Федьковича, Чернівці, Україна
Ю. Сняла Чернівецьке вище комерційне училище Державного торговельно-економічного університету
Н. Армані Ricerca Sistema Energetico, Мілан, Італія
Р. Гріл Інститут фізики Карлового університету, Прага, Чеська Республіка

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.25.2.352-361

Ключові слова:

кадмій телурид, фосфор, ефект Холла, точкові дефекти, високотемпературні вимірювання

Анотація

Досліджено властивості монокристалів CdTe:P, які були вирощені методом Бріджмена із розплаву з початковою концентрацією домішок 1×10¹⁹ат/cм³, при високих температурах (470-1170 К) за допомогою вимірювання ефекту Холла. Аналіз експериментальних результатів показує, що до температури близько 700 K зразки мали p-тип провідності, а вище 940 K – n-тип. Ізотермічні залежності константи Холла суттєво відрізняється від аналогічних залежностей для нелегованого матеріалу через вплив домішок. Акцепторна дія фосфору спостерігається до 1170 K завдяки високому вмісту акцепторної домішкової форми (P_Te). Результати низькотемпературних електричних вимірювань доводять, що домішка фосфору володіє високою розчинністю в кристалах CdTe. За допомогою ІЧ-мікроскопії встановлено, що при введенні фосфору в CdTe практично зникають включення другої фази завбільшки близько 1 мкм, що завжди спостерігаються в даному матеріалі.

Посилання

F. F. Morehead, G. Mandel, Shallow P acceptor levels in CdTe and ZnTe, Physics Letters, 10(1), 5 (1964); https://doi.org/10.1016/0031-9163(64)90542-6.

Е. N. Arkadyeva, Yu. V. Rud, О. А. Маtveev, Behavior of Phosphorus in CdTe, Physics of Solid State, 8(9), 2821 (1966).

R. B. Hall, H. H. Woodbury, Diffusion and solubility of phosphorus in CdTe and CdSe, J. Appl. Phys., 39(12), 5361 (1968); https://doi.org/10.1063/1.1655982.

N. V. Аgrinskaya, О. А. Маtveev, A. I. Terentyev, Non-equivalent state of phosphorus impurity СdTe crystals, Physics and Technology of stmiconductors, 23(3), 439 (1973).

F. A. Selim, F. A. Kröger, The defect structure of phosphorus-doped CdTe, J. Electrochem. Soc., A124, 401 (1977); https://doi.org/10.1149/1.2133312.

M. Chu, R. H. Bube, J. F. Gibbons, Electronic properties of As- and P-implanted cadmium telluride, J. Electrochem. Soc., 127(2), 483 (1980); https://doi.org/10.1149/1.2129691.

E. Molva, K. Saminadayar, J. L. Pautrat, E. Ligeon, Photoluminescence studies in N, P, As implanted cadmium telluride, Solid State Commun., 48(11), 955 (1983); https://doi.org/10.1016/0038-1098(83)90539-2.

A. Alnajjar, C. Watson, A. Brinkman, K. Durose, Post–growth doping of bulk CdTe crystals with phosphorus, J. Cryst. Growth., 117, 385 (1992); https://doi.org/10.1016/0022-0248(92)90780-M.

J.-H. Yang, W.-J. Yin, J.-S. Park, J. Burst, W. K. Metzger, T. Gessert, T. Barnes, S-H. Wei, Enhanced p-type dopability of P and As in CdTe using non-equilibrium thermal processing, J. Appl. Phys., 118, 025102 (2015); https://doi.org/10.1063/1.4926748.

J. M. Burst, S. B. Farrell, D.S. Albin, E. Colegrove, M. O. Reese, J. N. Duenow, D. Kuciauskas, W. K. Metzger, Carrier density and lifetime for different dopants in single-crystal and polycrystalline CdTe, Apl. Materials, 4, 116102 (2016); https://doi.org/10.1063/1.4966209.

J. M. Burst, J. N. Duenow, A. Kanevce, H. R. Moutinho, C. S. Jiang, M. M. Al-Jassim, M. O. Reese, D. S. Albin, J. A. Aguiar, E. Colegrove, T. Ablekim, S. K. Swain, K. G. Lynn, D. Kuciauskas, T. M. Barnes, W. K. Metzger, Interface characterization of single crystal CdTe solar cells with VOC > 950 mV, IEEE Journal of Photovoltaics, 6(6), 1650 (2016); https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2016.2598274.

M. A. Flores, W. Orellana, E. Menendez-Proupin, Self-compensation in phosphorus-doped CdTe, Physical Review. B 96, 134115 (2017); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.96.134115.

F. A. Kröger, The Chemistry of Imperfect Solids (North-Holland/Interscience, Amsterdam/New York, 1964).

P. Fochuk, R. Grill, I. Nakonechnyi, O. Kopach, O. Panchuk, Ye. Verzhak, E. Belas, A. E. Bolotnikov, G. Yang, R. B. James, Point Defects in Cd0.9Zn0.1Te:In Single Crystals, IEEE. Trans. Nucl. Sci., 58(5), 2346 (2011); https://doi.org/10.1109/TNS.2011.2164580.

V. P. Zayachkivsky, M. A. Kovalets, N. I. Kuchma, N. I. Trotsyuk, I. A. Plysyuk, Obtaining ohmic contacts to p-CdTe samples, Instruments and technique of experiment, 5, 211 (1984).

I. Turkevych, R. Grill, J. Franc, E. Belas, P. Höschl, P. Moravec, High-temperature electron and hole mobility in CdTe, Semicond. Sci. Technol., 17, 1064 (2002); https://doi.org/10.1088/0268-1242/17/10/305.