hrvatski

Defekti i granice dopiranja: In kao donor u CdS

Efikasno dopiranje do vrlo visokih koncentracija preduvjet je za vecinu primjena II-VI poluvodica. Da bi se identificiralo mehanizme/defekte odgovorne za probleme i gornju granicu dopiranja potrebno je uspostaviti kvantitativnu korelaciju izmedu koncentracije dopanata, slobodnih nosilaca naboja te koncentracije defekata potencijalno odgovornih za kompenzaciju. Pokazuje se, medutim, da je to vrlo težak zadatak uslijed nedostatka metoda koje bi bilo univerzalno primjenjive za kvantitivnu procjenu koncentracija defekata u vodljivim materijalima[1]. U slucajevima gdje je primjenjiva, Perturbirana Angularna Korelacija (PAC) daje apsolutni broj (koncentraciju) atoma-probe u svakoj od konfiguracija/defektnih struktura bez ikakve dodatne kalibracije. Indij je potencijalni donor u II-VI poluvodickim spojevima, a izotop 111In je izvrsna PAC proba. Zato se PAC može upotrijebiti da bi se identificirao (ili iskljucio) neki defekt odnosno mehanizam elektricke deaktivacije indija kao donora u II-VI poluvodicima[1]. U uzorcima odgrijanim pod tlakom sumpora došlo je do spontanog formiranja vakancija kadmija , VCd, te zatim kompleksa (InCd-VCd) (tzv. A centri), koji su uzrokovali potpunu elektricku kompenzaciju tih CdS uzoraka. Pokazalo se je da je koncentracija spontano stvorenih vakancija, [VCd], je samoregulirajuca, tj. da ona direktno slijedi koncentraciju indija, [In], kroz 4 reda velicine [In]. To predstavlja prvi direktni eksperimentalni dokaz na atomskom nivou efekta samo-kompenzacije putem vlastitog defekta rešetke. Tek iznad [In] > 1020/cm3, In pocinje precipitirati u drugu fazu unutar CdS, stvarajuci spoj CdIn2S4, što objašnjava djelomicni povrat vodljivosti opažen za vrlo visoke [In]. Stvaranje kompenzirajucih VCd defekata može se u potpunosti sprijeciti odgrijavanjem pod tlakom kadmija. Tada su prakticki svi atomi smješteni u ciste supstitucijske položaje, InCd, sve do vrlo visokih [In]. Tek za [In] osjetno iznad 1019/cm3, dio indijevih atoma pocinje precipitirati u drugu fazu (klasteri metalnog In). Ova mikroskopska slika izvrsno objašnjava opažena makroskopska svojstva, gdje je dobivena 1:1 korelacija izmedu n i [In] sve do n blizu 1020/cm3. Svaki od ovih mikroskopskih mehanizama deaktivacije InCd donora u CdS identificirali smo zahvaljujuci krakteristicnom PAC 'potpisu', koji odražava odredenu konfiguraciju u okolini In probe. Tako su se promjene koncentracija svake od navedenih konfiguracija mogle pratiti kvantitativno i bez mogucnosti zabune kao funkcija razlicitih eksperimentalnih tretmana. Takoder smo mogli pozitivno iskljuciti neke druge moguce mehanizme elektricke deaktivacije/kompenzacije InCd donora, na pr. amfotericku inkorporaciju indija, odlazak dijela In u intersticijske položaje, itd., jer bi se svaki od njih odao svojim specificnim 'potpisom' u PAC spectru. U zakljucku, izvještavamo o tockastim i volumnim defektima koji ogranicavaju efikasno donorsko dopiranje CdS indijem - što predstavlja prvu kombinaciju dopant-II-VI spoj, za koju su pozitivno utvrdeni svi mikroskopski mehanizmi koji ogranicavaju dopiranje u velikom rasponu koncentracija dopanata i tlakova para konstituenata za vrijeme termickog tretmana. Predložena metodologija može se direktno primijeniti za otkrivanje mehanizama elektricne deaktivacije In donora i u drugim II-VI spojevima. [1] U.V. Desnica, Prog. Cryst. Growth Charact. Mater. 36, 291-357 (1998).

granice dopiranja; CdS

nije evidentirano