Tонкие пленки CdTe на подложках из кремния и сапфира: напыление и характеризация Текст научной статьи по специальности «Физика»

ФИЗИКА НИЗКОРАЗМЕРНЫХ СИСТЕМ

Тонкие пленки CdTe на подложках из кремния и сапфира: напыление и характеризация

Кошелев И.О., Волчков И.С., Подкур П.Л., Хайретдинова Д.Р.,

Долуденко И.М.

Институт кристаллографии им. А.В. Шубников Курчатовский комплекс кристаллографии и фотоники НИЦ «Курчатовский институт», Москва, Россия

E-mail: iliakoscheleff@yandex.ru

DOI: 10.24412/cl-35673-2024-1-72-74

Теллурид кадмия CdTe является представителем класса широкозонных полупроводников и выделяется по целому ряду свойств. Теллурид кадмия имеет оптимальную ширину запрещенной зоны Е=1,5 эВ при Т=300 К [1] для прямого преобразования солнечного света в электроэнергию и может обеспечить эффективность ~32 % [2]. Для данных применений используются наноструктурные образцы, такие как эпитаксиальные тонкие плёнки на различных кристаллических подложках (Si, GaAs, AhO3 и др.). Для получения высокосовершенных тонких плёнок представляет интерес метод термического напыления из газовой фазы. В данной работе проведены исследования состава и структуры тонких плёнок CdTe, выращенных на подложках Si (111) и AI2O3 (0001) на лабораторной установке методом высоковакуумного термического напыления. Процесс проходил в условиях вакуума (~10-8-10-7 мбар). Подложки Si и AI2O3 нагревали до температуры ~250 °С. Температура источника в обоих процессах составляла 673 °С. Время напыления — 60 мин. Фазовый состав выращенных образцов определяли методом рентгенофазового анализа (РФА) на рентгеновском порошковом дифрактометре X'Pert Pro PANalytical MPD (Нидерланды, Сика-излучение, ^=0,154 нм) Диапазон углов 29=20°-80°. Элементное соотношение Cd к Te по длине образца определяли методом энергодисперсионной спектроскопии на растровом электронном микроскопе JCM-6000 PLUS (Jeol, Япония) со встроенной энергодисперсионной приставкой.

22-24 октября 2024 г.

Рис. 1, а) Область распыления С^Ге, относительно подложки; б) Соотношение Cd и Те на подложках А1203 и 81.

Расположение подложки относительно области распыления CdTe в установке термического напыления представлено на рис. 1а. Выращенные образцы тонких плёнок С^е показали соотношение элементов Cd к Те, близкое к стехиометрии (рис. 1б). Образец, выращенный на подложке 81, имел большее отклонение от стехиометрии по длине образца по сравнению с образцом, выращенным на подложке АЬОз.

Образцы, выращенные на подложках (111) (рис. 2а), обладают двумя пиками кубической фазы типа сфалерита CdTe -(111) и (220). В случае образца, выращенного на АЬОз (0001), наблюдается схожая картина (рис. 2б). При этом наблюдаются пики кубической фазы типа сфалерита CdTe (111), (220) и (222), что соответствует эпитаксиальным плёнкам CdTe, полученным методом молекулярно-лучевой эпитаксии [3].

а ■ -81 • СаТс кувическнй

(III)*—1 о Область 3

• V. ш Область 2

т V. Область 1

< • ■ -.\IjOJ *-Сс1Те кубический • -С(1Тс гексагональный Зд — • а у и Л» Область

• • щ • Область 2

• • • • Область 1

41) 50 60

20-град

40 50 «0 2Н. ■ ра;|

Рис. 2. а) Результаты РФА образцов на 81 (111); б) Результаты РФА образцов на АЬОз

Выращенные тонкие плёнки CdTe на подложках АЬОз (0001) и 81 (111) методом термического напыления, имела разный фазовый состав: на сапфире плёнки поликристаллические и состоят из двух

ФИЗИКА НИЗКОРАЗМЕРНЫХ СИСТЕМ

(вюрцитной и сфалеритной) фаз CdTe, а на Si (111) — ориентированные и сфалеритной модификации.

Работа проведена в рамках выполнения государственного задания НИЦ «Курчатовский институт».

1. Fonthal G., Tirado-Mejia L., Mann-Hurtado J.I., et al., J. Phys. Chem. Solids. 2000, 61(2), 579.

2. Rühle S., Sol. Energy. 2016, 130, 139. .

3. Михайлов В., Буташин А., Каневский В. и др. Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтр. исслед. 2011, 6, 97.