150959 (732865), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Разработан простой оптический метод экспрессного анализа состава и энергетической структуры варизонных прослоек твердых растворов в конструкции солнечных элементов на основе CdTe. Определение толщины и состава варизонных прослоек CdS_xTe_1-x на межфазной границе CdS/CdTe производится путем моделирования экспериментальных значений разности коэффициентов пропускания гетеросистемы CdS/CdTe и отдельных слоев CdS и CdTe. Показано, что при моделировании оптических свойств поликристаллических гетеросистем CdS/CdTe с варизонными прослойками твердых растворов, оптимальное совпадение теоретических и экспериментальных зависимостей разностей коэффициентов пропускания наблюдается при толщине прослойки CdS_xTe_1-x 0,43 мкм и значении х = 0,06. При этом ширина запрещенной зоны прослойки CdS_0,06Te_1-0,06 составляет 1,45 эВ. Предложенный метод позволяет контролировать технологию изготовления СЭ на основе CdTe даже в условиях промышленного производства.

При оптимальной структуре базового слоя CdTe коэффициент полезного действия (к.п.д.) солнечного элемента в конструкции ITO/CdTe без слоя CdS всего 2,8 %, тогда как в конструкции ITO/CdS/CdTe c варизонными прослойками к.п.д. СЭ 10,7 %.

Кристаллический германоэвлитин, Bi₄Ge₃O₁₂, известный сцинтиллятор, который широко применяется в качестве детектора ионизируюших излучений, особенно в физике высоких энергий и компьютерной томографии. Номинально чистые кристаллы бесцветны и имеют хорошую прозрачность к собственному излучению (480 нм). Вместе с тем они окрашиваются при наличии структурных дефектов и примесей переходных элементов, в частности, группы железа. Так, легирование германоэвлитина марганцем, окрашивает кристаллы в зеленоватый цвет. Помимо этого, наблюдаются фотохромный и электрохромный эффекты, т. е. при облучении кристаллов Bi₄Ge₃O₁₂-Mn ультрафиолетовым светом либо воздействии на них постоянного электрического поля происходит изменение окраски кристаллов [1–2]. В данной работе приведены результаты комплексного исследования электрохромизма кристаллов Bi₄Ge₃O₁₂-Mn.

Кристаллы были выращены из расплава по методу Чохральского из оксидов промышленной марки «ос. ч.» с применением двойной перекристаллизации. Вхождение Mn в кристаллы составляло 0,02–0,06 вес%.

С помощью спектрофотометра «Specord M‑40» были измерены спектры оптической плотности кристаллов. Путем компьютерной обработки спектров определено обусловленное различным воздействием на кристаллы дополнительное оптическое поглощение и проведено его разложение на гауссовы составляющие, что позволило в дальнейшем идентифицировать характерные полосы поглощения в спектрах

Действие постоянного электрического поля на оптическое поглощение исследовалось в широком интервале полей и температур и показало наличие температурной и полевой зависимостей. Исследования проводились, в основном, в продольной геометрии эксперимента, т. е. когда зондирующий свет проходит параллельно направлению приложенного электрического поля. (Спектры снимались до и после воздействия поля. Затем кристаллы отжигались при 600С) Использовались электроды из Ag, нанесенные испарением в вакууме.

Интерпретация результатов исследования электрохромного эффекта проведена путем сопоставления с процессами фотохромизма и процессов переноса заряда в кристаллах Bi₄Ge₃O₁₂-Mn.

Так, проведенное ранее исследование показало, что легирование Mn и отжиг кристаллов в кислороде приводит к появлению в оптических спектрах полос с максимумами вблизи 30000, 26300 и 134000 см^-1. После облучения ультрафиолетовым светом появляются полосы поглощения с максимумами вблизи 30000, 23800 и 16500 см^-1. Спектры ЭПР показывают наличие в исходных кристаллах ионов Mn²⁺, замещающих ионы Bi³⁺ в кристаллической решетке. УФ-облучение приводит к практически полному исчезновению спектров Mn²⁺.

Мы предполагали, что оптическое поглощение, вызванное наличием ионов Mn²⁺, является слишком слабым вследствие запрета на оптические переходы и интерпретировали три широкие полосы в исходном спектре как U, Y и V полосы поглощения иона Mn⁴⁺.При воздействии УФ – света ионы Mn²⁺.выступают донорами электронов и меняют свое валентное состояние. Происходит фотоиндуцированная перезарядка ионов марганца:

Mn²⁺.+ Mn⁴⁺ 2Mn³⁺

Получается, что в кристаллах Bi₄Ge₃O₁₂-Mn. в зависимости от предыстории образца, ионы марганца в различных валентных состояниях могут существовать одновременно в различных количествах и их соотношением можно управлять, в том числе, постоянным электрическим полем.

Выяснению природы электрохромного эффекта также способствуют исследования процессов переноса заряда в кристаллах германоэвлитина. Так, методом токов, ограниченных объемным зарядом, установлено, что в кристаллах Bi₄Ge₃O₁₂-Mn с электродами из In-Ga и Ag в области свыше 150С имеет место двойная инжекция носителей заряда. Кристаллы Bi₄Ge₃O₁₂ являются высокоомными полупроводниками с шириной запрещенной зоны

E_g 4,2эВ. Малая подвижность носителей заряда, ее активационный рост с температурой, частотные характеристики проводимости позволяют предполагать, что проводимость осуществляется путем перескоков по примесной зоне.

Расчет параметров носителей заряда по вольт-амперным характеристикам кристаллов Bi₄Ge₃O_12, измеренным в режиме монополярной инжекции как электронов, так и дырок, показал, что до 180С проводимость носит, в основном, электронный характер, а после начинает превалировать дырочная проводимость. Причем, концентрация носителей уменьшается вследствие рекомбинации. Двойная инжекция носителей заряда в образец приводит появлению на кривых вольт-амперных характеристик сублинейных участков и участков с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

Изучение распределения напряженности электрического поля в кристаллах Bi₄Ge₃O₁₂-Mn поляризационно-оптическим методом (кристаллы Bi₄Ge₃O₁₂ принадлежат к электрооптическим) показывает, что, начиная с температур 150С у анода начинает формироваться область повышенного сопротивления, которая с увеличением поля и температуры постепенно распространяется на все межэлектродное пространство.

Эти особенности явлений переноса соответствуют процессу рекомбинационной инжекции объемного заряда, что является характерным для релаксационных полупроводников.

Таким образом, окрашивание электрическим полем кристаллов Bi₄Ge₃O₁₂ -Mn определяется условиями, в которых оно проводится. Так, в случае симметричных электродов из In-Ga либо Ag наиболее сильно окрашивается прианодная область. Появление в спектрах оптического поглощения полос с максимумами вблизи 30000, 24000 и 13300 см^-1 соответствует увеличению количества ионов Mn⁴⁺. Аналогичную картину можно наблюдать и для случая монополярной инжекции дырок. В случае монополярной инжекции электронов, образцы кристаллов просветляются в видимой области спектра, что связано с увеличением количества ионов Mn²⁺. Наиболее контрастное изменение оптического поглощения можно наблюдать в случае монополярной инжекции дырок в предварительно отожженные в атмосфере водорода образцы кристаллов. И также в случае монополярной инжекции электронов в образцы, предварительно отожженные в атмосфере кислорода.

Выводы

Введением металлических добавок методом химического осаждения на шихту керамики можно снизить температуру спекания. Снижение температуры спекания в условиях производства приводит к значительному снижению энергозатрат и снижению дефицита свинца при синтезе керамики ЦТБС‑3М, что позволяет снизить разброс параметров готовых изделий.

Список литературы

1. Гегузин, Я.Е. Физика спекания / Я.Е. Гегузин. – М.: Наука, 1984. – 311 с.

2. Смажевская, Е.Г. Пьезокерамическая керамика / Е.Г. Смажевская, Н.Б. Фельдман. – М.: – Изд-во «Советское радио», 1971. – 192 с.

3. Окадзаки, К. Технология керамических диэлектриков / К. Окадзаки. – М.: Энергия, 1976. – 336 с.

4. Ротенберг, Б.А. Керамические конденсаторные диэлектрики / Б.А. Ротенберг. – Санкт – Петербург: НИИ Гириконд, 2000. – 246 с.

Характеристики

Список файлов реферата