Etude sur les défauts chimiques profonds dans le composé CuInSe2
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Université Sétif 1 - Ferhat ABBAS , Faculté de Technologie
Abstract
In this work, high quality CuInSe2 single crystals, grown by the vertical Bridgman technique are characterized by three measurement techniques: Deep Levels Transient Spectroscopy (DLTS), Minority Carrier Transient Spectroscopy (MCTS) and photoacoustic spectroscopy (PAS). Crystalline ingots of CuInSe2 were grown. The chalcopyrite structure of their powder was verified by X-ray. The optical absorption properties of the samples used were analyzed in the photon energy range from 0.6 to 1.3 eV from measurements made at room temperature using the photoacoustic spectroscopy technique. Then, Schottky aluminum contacts were deposited on the p-type materials in an evaporation system for the DLTS and MCTS analysis. Analysis of the extracted absorption coefficient spectral dependence from photoacoustic measurements showed that the bandgap energy of the samples is Eg = 1.017 eV, which is in close agreement with published data, and revealed the presence of not only two major shallow defect states, which are very near the valence band at h = 1.01 eV (L1) and h = 1.02 eV (L2), but also four deep defect levels having the activation energies of 270, 322, 333 and 344 meV corresponding, respectively, to the levels E4, E3, E2 and E1. DLTS measurements revealed the presence of three majority carrier traps in the samples with the activation energies 195, 378 and 526 meV. The first two levels compare well with photoacoustic detected levels. In the meantime, MCTS revealed the presence of one minority carrier trap was detected at 271 meV, which is good agreement to the one observed in photoacoustic measurements
Description
Dans ce travail, des échantillons monocristaux de CuInSe2, crûs par la technique de Bridgman à déplacement vertical, de haute qualité sont caractérisés par trois techniques de mesure : la spectroscopie transitoire à niveaux profonds (DLTS), la spectroscopie transitoire à porteurs minoritaires (MCTS) et la spectroscopie photoacoustique (SPA). Des lingots cristallins de CuInSe2 ont été crus. La structure chalcopyrite de leur poudre a été vérifiée aux rayons X. Les propriétés optiques d’absorption des échantillons utilisés ont été analysées dans la gamme des photons d’énergie allant de 0.6 à 1.3 eV à partir de mesures effectuées à température ambiante en utilisant la technique de spectroscopie de photoacoustique. Ensuite, des contacts Schottky en aluminium ont été déposés sur le matériau de type p dans un système d’évaporation pour les analyses DLTS et MCTS. L’analyse de la dépendance spectrale du coefficient d’absorption extraite à partir de mesures photoacoustiques a montré que le gap des échantillons est Eg = 1.017 eV, ce qui concorde parfaitement avec les données publiées. Il a été révélé la présence de deux états de défaut majeurs peu profonds, très proches de la bande de valence à h = 1.01 eV (L1) et h = 1.02 eV (L2), mais également quatre niveaux de défaut profond ayant les énergies d'activation 270, 322, 333 et 344 meV correspondant respectivement aux niveaux E4, E3, E2 et E1. Les mesures DLTS ont révélé la présence de trois pièges à porteurs majoritaires dans les échantillons (de conductivité électrique p) d'énergies d'activation de 195, 378 et 526 meV. Les deux premiers niveaux se comparent bien aux niveaux détectés par la technique de photoacoustique. La technique MCTS a révélé la présence d’un piège de porteurs minoritaires à 271 meV, ce qui concorde bien avec celui observé lors des mesures photoacoustiques