Исследование влияния состава на кристаллическую структуру, оптические свойства и времена жизни фотогенерированных носителей тока в твердых растворах AgxCu1–xGaSe2 (0 ≤ x ≤ 1)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В данной работе серия порошков твердых растворов AgxCu1–xGaSe2 (0 ≤ x ≤ 1) была получена методом твердофазного синтеза. Комбинацией методов рентгенофазового анализа и спектроскопии комбинационного рассеяния установлена однофазовая тетрагональная структура образцов (пространственная группа I-42d). При этом показано, что параметры их кристаллической решетки не соответствуют закону Вегарда до x ≈ 0.4. Установлено, что ширина запрещенной зоны образцов также меняется нелинейно: сначала уменьшается, а затем возрастает. Исследование спектров низкотемпературной люминесценции и спадов микроволновой фотопроводимости показало, что для серий образцов с x от 0 до ≈ 0.4, а затем на участке с x > 0.4 характерно увеличение времен жизни фотогенерированных носителей тока в порошках AgxCu1–xGaSe2. Наблюдаемое явление, по–видимому, обусловлено заменой глубоких ловушек для носителей заряда, таких как вакансии селена, более мелкими катионными вакансиями.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Ракитин

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН

Email: gmw1@mail.ru
Россия, Черноголовка

М. В. Гапанович

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: gmw1@mail.ru
Россия, Черноголовка; Москва

Д. С. Луценко

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: gmw1@mail.ru
Россия, Черноголовка; Москва

В. Б. Назаров

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН

Email: gmw1@mail.ru
Россия, Черноголовка

А. В. Станчик

Государственное научно-производственное объединение “Научно-практический центр НАН Беларуси по материаловедению”

Email: gmw1@mail.ru
Белоруссия, Минск

В. Ф. Гременок

Государственное научно-производственное объединение “Научно-практический центр НАН Беларуси по материаловедению”

Email: gmw1@mail.ru
Белоруссия, Минск

А. В. Кобыляцкий

Государственное научно-производственное объединение “Научно-практический центр НАН Беларуси по материаловедению”

Email: gmw1@mail.ru
Белоруссия, Минск

Список литературы

  1. Turner J.A. // Science. 2004. V. 305. P. 972.
  2. Barreto L., Makihira A., Riahi K. // Int. J. Hydrogen Energy. 2003. V. 28. P. 267.
  3. Chen Y., Feng X., Liu M. et. al. // Nanophotonics. 2016. V. 5. № 4. P. 524.
  4. Valderrama R.C., Sebastian P.J., Enriquez J.P. et al. // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2005. V. 88. P. 145.
  5. Marsen B., Dorn S., Cole B. et al. // Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2007. V. 974:0974–CC09–05.
  6. Jacobsson T.J., Platzer-Björkman C., Edoff M. et al. // Int. J. Hydrogen Energy. 2013. V. 38. P. 15027.
  7. Moriya M., Minegishi T., Kumagai H. et al. // J. American Chemical Society. 2013. V. 135. № 10. P. 3733.
  8. Yokoyama D., Minegishi T., Maeda K. et al. // Electrochem. Commun. 2010. V. 12. P. 851.
  9. Zhang L., Minegishi T., Kubota J., Domen K. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2014. V. 16 P. 6167.
  10. Huang D., Persson C., Ju Z. et al. // EPL: A letters journal exploring the frontiers of Physics. 2014. V. 105. № 3. P. 37007.
  11. Rabenok E.V., Gapanovich M.V. // High Energy Chemistry. 2023. V. 57. № 2. P. 174.
  12. Barman B., Handique K.C., Kalita P.K. // Materials Letters. 2024. V. 357. № 15. P. 135638.
  13. Ikeda S., Fujita W., Katsube R. et al. // Electrochimica Acta 2023. V. 454. P. 142384.
  14. Karaagac H., Parlak M. // Applied Surface Science. 2009. V. 255. P. 5999.
  15. Karaagac H., Parlak M. // Applied Surface Science. 2011. V. 257 P. 5731.
  16. Beck M.E., Weiss T., Fischer D. et al. // Thin Solid Films. 2000. V. 361. P. 130.
  17. Holleman A.F., Wiberg E., Wiberg N. // Lehrbuch der Anorganischen Chemie. Germany, Berlin: Walter de Gruyter, 1985. 508 p.
  18. Theodoropoulou S., Papadimitriou D., Doka S. et al. // Thin Solid Films. 2007. V. 515. P. 5904.
  19. Cui Y., Roy U.N., Bhattacharya P. et al. // Solid State Communications. 2010. V. 150. P. 1686.
  20. Chen S., Gong X.G., Wei S.–H. // Phys. Rev. B. 2007. V. 75. P. 205209.
  21. Nigge K.–M., Baumgartner F.P., Bucher E. // Solar Energy Materials and Solar Cells. 1996. V. 43. P. 335.
  22. Artus L., Bertrand Y. // Solid State Comm. 1987. V. 61. P. 733.
  23. Schon J.H., Baumgartner F.P., Arushanov E. et al. // J. Appl. Phys. 1996. V. 79. P. 6961.
  24. Schon J.H., Baumgartner F.P., Arushanov E. et al. // Cryst. Res. Technol. 1996. V. 31. P. 155.
  25. Schon J.H., Riazi-Nejad H., Kloc Ch. et al. // Journal of Luminescence. 1997. V. 72 – 74. P. 118.
  26. Weiss T., Birkholz M., Saad M. et al. // Journal of Crystal Growth. 1999. V. 198 / 199. P. 1190.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Дифрактограммы порошков AgxCu1–xGaSe2 (a) и зависимость параметров кристаллической решетки a, с и V от содержания серебра (б).

Скачать (225KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Спектры КР для порошков AgxCu1–xGaSe2.

Скачать (168KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектры отражения (а) и спектры поглощения в координатах Тауца (б): 1 – CuGaSe2, 2 – Ag0.3Cu0.7GaSe2, 3 – Ag0.46Cu0.54GaSe2, 4 – Ag0.63Cu0.37GaSe2, 5 – AgGaSe2. Зависимости ширины запрещенной зоны Eg и объема элементарной ячейки V от содержания серебра в порошках AgxCu1–xGaSe2 (в).

Скачать (214KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Спектры люминесценции при T = 77 K для AgxCu1–xGaSe2: 1 – CuGaSe2, 2 – Ag0.3Cu0.7GaSe2, 3 – Ag0.46Cu0.54GaSe2, 4 – Ag0.63Cu0.37GaSe2, 5 – AgGaSe2.

Скачать (209KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимости максимума пика E2 при 77 К из табл. 1 и ширины запрещенной зоны Еg, определенных из спектров отражения при комнатной температуре, от содержания серебра в порошках AgxCu1–xGaSe2.

Скачать (67KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024