Механизм роста кристаллитов фуллерита в пленках Sn – C60

Время жизни не основных носителей заряда в исследуемых пленках (τ) было определено методом затухания фотопроводимости при возбуждении пленок прямоугольными импульсами света с длиной волны λ = 0,635 мкм. В качестве источника света применялся полупроводниковый лазерный модуль типа МЛН-3, работающий в импульсном режиме с быстродействием < 0,5 мкс. Для получения электрических контактов к пленкам применялся токопроводящий клей “Leit-C", с помощью которого к исследуемой пленке приклеивались медные проводники. Предварительными исследованиями было установлено, что полученные таким способом электрические контакты являются омическими в температурном интервале 80-400 К. Ширина запрещенной зоны исследуемых пленок Еg определялась по фундаментальному краю оптического поглощения по стандартной методике.

В результате исследований было установлено, что с повышением температуры время жизни не основных носителей заряда в пленках уменьшается и в температурном интервале ∆Т= 80 - 300 К величина τ изменяется от τ = 3,5·10-4 с. при Т = 80 К до τ = 0,6·10-4 с. при Т= 300 К.

При повышении концентрации атомов цинка ширина запрещенной зоны увеличивается с скоростью dEg/dT = 2,4·10-2 эВ/ат.%. Для исследуемых пленок c концентрацией атомов цинка NZn = 4,7 ат.% ширина запрещенной зоны Eg = 1,146 эВ при Т=300 К (Рис.1).

Рис.4. Спектральная зависимость коэффициента поглощения для пленок с концентрацией Nzn = 4.7 ат.%.

Рис.5. Температурная зависимость электропроводности для пленки с концентрацией атомов цинка Nzn=4.7 ат.%.

Т=300 К

Для определения энергий активации энергетических уровней созданных в запрещенной зоне собственными дефектами и идентификации типов дефектов были исследованы температурные зависимости электропроводности пленок в температурном интервале

∆Т = 80-400 К (Рис.2). Температурные зависимости регистрировались при повышении температуры образцов после предварительного охлаждения их до температуры жидкого азота. Установлено, что электропроводность пленок при изменении температуры изменяется в соответствии с известной зависимостью σ = σо exp (-∆Ea/kT) где ∆Ea - энергия активации соответствующего энергетического уровня в запрещенной зоне, определяющего изменение электропроводности в заданном температурном интервале.

Значения энергий активации определялись по наклону прямолинейных участков в построенных зависимостях ln σ = f (1000/T). Энергии активации для исследованных пленок с концентрацией атомов цинка NZn = 4,7 ат.% составляла ∆Ea1 = 74 мэВ в температурном интервале ∆Т = 200-400 К и ∆Ea2 = 15 мэВ в температурном интервале ∆Т = 100-150 К. Так как исследовались пленки с избытком атомов индия, то наиболее вероятными дефектами в пленках являются вакансии меди (VCu) и дефекты замещения типа атом индия на месте атома меди (InCu) и атом цинка на месте атома меди (ZnCu). В результате проведенных исследований с учетом литературных данных о существующих дефектах и их энергиях активации в полупроводниковом соединении CuInSe2 [1] можно предположить, что энергия активации ∆Ea1 соответствует дефектам ZnCu а энергия активации ∆Ea2 соответствует дефектам VCu.