Závěrečná zpráva grantu 195/2001/B-FYZ/MFF

Název projektu:	Defekty v polovodičích CdTe a (CdZn)Te
Hlavní řešitel:	Ing. Eduard Belas, CSc.
Spoluřešitelé:	Doc.RNDr. Roman Grill, CSc.; Doc. Ing. Jan Franc, CSc.; Mgr. Ludmila Turjanská; Mgr. Renáta Varghová; Mgr. Ivan Turkevič; Mgr. Oleg Horodčuk; Mgr. Michail Shumylyak
Období řešení:	2001-2003
Celková dotace:	422 tis. Kč

Souhrn výsledků

       V rámci projektu byl jako modelový systém zkoumán úzkopásový polovodič (HgCd)Te vzhledem k dobré znalosti jeho základních fyzikálních parametrů. Navíc CdTe/(CdZn)Te monokrystaly jsou využívány jako podložky pro epitaxní růst (HgCd)Te. Metodou EBIC (měření proudů indukovaných elektronovým svazkem) a měřením koncentrace nosičů byl zkoumán proces konverze polovodiče p-(HgCd)Te na typ N v důsledku ultrarychlé difúze atomů Hg uvolňovaných z povrchu během iontového nebo plazmatického leptání. Výsledky byly prezentovány formou přednášky na konferencích: "The 2001 U.S.Workshop on the Physics and Chemistry of II-VI Materials, Florida, USA" a "The 2002 U.S.Workshop on the Physics and Chemistry of II-VI Materials, San Diego, USA" a byly publikovány v časopisech: J.Electron.Mater. 31(7), (2002) 738 a J.Electron.Mater. 32(7) (2003) 698.
       V rámci výzkumu monokrystalů CdTe/(CdZn)Te připravovaných v naší laboratoři byly provedeny in-situ měření elektrické vodivosti a koncentrace nosičů při teplotách 450-1050°C při proměnném tlaku Te a Cd par. Při měření v parách Cd se ukázalo, že dominantními bodových defekty jsou Cd vakance V(Cd) a Cd intersticiály, naopak při měření v parách Te jsme zjistily dominantní vliv telurových antisite defektů Te(Cd), které se chovají jako divalentní donory. Na základě našeho modelu založeného na detailním řešení Boltzmannovy transportní rovnice byly z experimentálních dat určeny ionizační energie V(Cd)~ 470meV a Te(Cd)~ 0,7 a 0,9 Eg. Tyto výsledky byly prezentovány formou přednášky na konferenci: "12th International Workshop on Room-Temperature Semiconductor X-and Gamma Ray detectors, San Diego, USA". Dále byla sestrojena nová unikátní aparatura na měření elektrické vodivosti kapalného a pevného CdTe v intervalu teplot 1050-1135oC s možností nastavení různých tlaků par Cd. Bylo zjištěno, že kapalné CdTe zachovává svůj polovodivý charakter až do teplot 1135oC pro tlaky par Cd v rozmezí 1,2-1,6 atm. Dále byla pozorována závislost podchlazení kapaliny na parciálním tlaku Cd. Ukazuje se, že minimální podchlazení je dosaženo pěstováním krystalů v tlaku par Cd~2 atm. Výsledky byly prezentovány formou přednášky na konferenci: The 2002 U.S.Workshop on the Physics and Chemistry of II-VI Materials, San Diego, USA" a byly publikovány v časopise: J.Electron.Mater. 32(7) (2003) 752.
       Jedním z dalších cílů projektu bylo zkoumání difúze Ag v krystalech p-CdTe/(CdZn)Te v okolí pokojové teploty. Vzorky byly máčeny ve vodného roztoku AgNO3 nebo na jejich povrchu byla napařena tenká Ag vrstva. Bylo zjištěno, že objemová difúze Ag do CdTe probíhá i za pokojové teploty, a může být jednou z možných příčin časové degradace podložek CdTe používaných pro molekulární epitaxi. Ukázalo se, že již za pokojové teploty se na povrchu všech vzorků vytváří tenká (~10um) n-typová vrstva, pod kterou je p-typová vrstva s gradientem koncentrace. Dosažené výsledky byly prezentovány formou posteru na konferenci: 11th International Conference on II-VI Compounds 2003, Niagara Falls, USA a byly publikovány v časopise: phys.stat.sol(c)1(4), (2004) 929.
       V závěrečné části projektu se výzkum soustředil na studium temperačních podmínek k dosažení vysokého odporu CdTe dopovaného indiem. Byl připraven první krystal s koncentrací In 10e16 cm-3 , u kterého byl zjištěn specifický odpor v intervalu 10e5-10e7 Ohmcm. Vzorky byly poslány na detailní studium defektní struktury pomocí radioaktivní PAC spektroskopie na Universitu v Saarbückenu. První výsledky ukazují, že většina In atomů je vázána v krystalu ve formě substitučních atomů In(Cd) nebo komplexů s vlastními defekty In(Cd)-V(Cd). Paralelně probíhá ve Fyzikálním ústavu výzkum temperačních podmínek, které by vedly ke zvýšení odporu vzorků, které budou opět detailně charakterizovány na Universitě v Saarbückenu. Získané výsledky se nyní připravují k publikaci.