Отзыв оппонента 2 (Морфология и электрофизические свойства фоточувствительных слоев на основе PbS)

ОТЗЫВофициального оппонента Егановой Е.М.на диссертациюМохаммеда Хемдана Сайеда Хамеда“ МОРФОЛОГИЯ И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВАФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ СЛОЕВ НА ОСНОВЕ PbS”,представленную на соискание ученой степеникандидата технических наук по специальностям01.04.10 – Физика полупроводников,05.27.01 – Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты,микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектахАктуальность темыДиссертант ставит цель – объяснить основные закономерности измененияпараметров и характеристики фоточувствительных слоев на основе PbS,полученных различными технологическими методами. Для решения даннойзадачи необходимо определить возможность использования этих слоев вразличных областях, но в первую очередь – в тандемных солнечных элементах.Поставленная в работе цель актуальна как с научной, так и с прикладнойточек зрения. Несмотря на большое количество моделей токопрохождения ифоточувствительности сложных поликристаллических пленок полупроводниковыхсоединений А4В6, экспериментальных данных особенностей фоточувствительныхструктур (ФЧС), полученных различными методами (химическим осаждением,физическим напылением) очень мало.

В связи с этим данная работа имеетнаучную актуальность, которая заключается в экспериментальном подтверждениимоделей сложных поликристаллических пленок полупроводниковых соединенийA4B6 в зависимости от технологии получения ФЧС, а практическая – в примененииполученных результатов в методах контроля качества и технологии полученияпленочных ФЧС, претендующих на использование в технике преобразованиятепловой (в том числе солнечной) энергии в электрическую в фотоприемныхустройствах и, как предполагает автор, в тандемных солнечных элементах.Для решения этой задачи автор применил современную аналитическуюаппаратуру, которая позволила исследовать морфологию ФЧС.Структура диссертацииДиссертация состоит из введения, 4 разделов и заключения, материализложен на 136 страницах, иллюстрирован 77 рисунками, кроме того имеетсябиблиографический список из 108 наименований.Первый раздел представляет обзор работ по применению тонкопленочныхструктур на основе PbS в фотоэлектрических преобразователях солнечногоизлучения (что актуально для Египта) и других областях применения этихфоточувствительных структур (ФЧС).

Дан анализ многокаскадных тонкопленочныхэлементов и показана их перспективность, проанализирована возможностьприменения солнечных элементов с наночастицами, рассмотрены особенностиэлектронных процессов в поликристаллических полупроводниках A4B6 и вконечном итоге сформулирована цель работы – на основе изучения морфологии и1состава ФЧС с помощью современного оборудования объяснить основныезакономерности изменения параметров и характеристики фоточувствительныхслоев на основе PbS, полученных различными технологическими методами, иоценить возможность использования этих слоев в тандемных солнечныхэлементах и в других областях.Второй раздел посвящен описанию экспериментального оборудования,даны его характеристики, обеспечивающие достоверность полученных в работерезультатов. Можно особо выделить, что наряду с общепринятым в даннойобласти оборудованием (установками для исследования фотоэлектрическихпараметров и характеристик ФЧС) использовались современные электронноионные микроскопы (Helios NanoLab 600 с системой энергетическогодисперсионногорентгеновскогомикроанализа),растровыйэлектронныймикроскоп (VEGA II SBU), просвечивающий электронный микроскоп высокогоразрешения (Tecnai G2 20 TWIN) и установка рентгенофотоэлектронной и Ожеэлектронной спектроскопии (LHS-10), что подтверждает достаточно высокийуровень экспериментальных исследований.Втретьемразделеданоописаниетехнологииизготовленияэкспериментальных образцов фоточувствительных слоев.Четвертый раздел является основным, в нем представлены ипроанализированы результаты исследования фотоэлектрических параметров иморфологии ФЧС, полученных по различным технологиям изготовления.К наиболее интересным результатам можно отнести попытку связатьтемпературные зависимости сопротивления и частотную зависимость шума ФЧС сналичиемкислородосодержащихпримесей(КСП),удерживаемыхвполикристаллической структуре ФЧС силами Ван-дер-Ваальса.При разработке фотоприемных устройств на основе PbS могут оказатьсяполезными данные о химическом составе пленок, в том числе о связиспектральных характеристик ФЧС с наличием второй фазы, содержащейцианамид свинца (PbCN2) и ацетат свинца – 2PbO·Pb(CH3COO)2·H2O.Менее очевидным является влияние эффекта Мосса-Бурштейна наспектральные характеристики ФЧС, т.к.

на них влияют несколько факторов,описанных в работе.Также следует отметить обнаруженную реакцию на этанол ФЧС, однакоэтому эффекту не уделяется достаточно внимания, что является недостаткомработы.Наиболее интересными и информативными являются данные полученные спомощью микроскопии высокого разрешения (атомарная структура ФЧС) ирентгенофотоэлектронной и Оже-электронной спектроскопии, позволившиесвязать брак ФЧС (образцы с сигналом равным шуму) с отсутствием кислорода втолще пленки; показать взаимосвязь более упорядоченной структуры химическиполученных ФЧС с наличием области преобладания генерационно1 fрекомбинационногошума,атакжесвязатьшумтипасполикристалличностью как всей пленки, так и отдельных кристаллитов.Высказанное автором положение о связи шероховатости поверхности суменьшением отражения излучения от пленок является вполне закономерным, но2роль этого явления теряется из-за неоптимальной толщины химическиосажденных пленок (исходя из значения коэффициента поглощения, приведенномна рисунке 1.9 диссертации, толщина пленок должна быть примерно 1,2 – 1,5мкм).В заключении представлены выводы по работе, даны рекомендации поиспользованию ФЧС.Научная и практическая значимость, полученных в работе результатовуже отмечалась выше, поэтому еще раз кратко можно сформулироватьследующие положения:1.Впервые сделана попытка связать температурные зависимостисопротивления и спектральную плотность мощности шума ФЧС с наличием КСП, вполикристаллической структуре.2.Полученоэкспериментальноеподтверждениесвязиформыспектральных характеристик части ФЧС с образованием второй фазы,содержащейцианамидсвинца(PbCN2)иацетатсвинца–2PbO·Pb(CH3COO)2·H2O.3.Высказано положение о связи сильно и слабо связанного кислорода сбраком ФЧС (падением чувствительности и ростом шума приборов).4.Представлена роль слабосвязанного кислорода как причиныуменьшениясопротивленияобразцовиисточникагенерационнорекомбинационного шума.5.Высказанырекомендациипоиспользованиютехнологииизготовления ФЧС в различных областях: для тандемных солнечных элементов ивысокочувствительных фотоприемных устройств (ФПУ) следует использоватьструктуры,полученныеисключительнохимическимметодом,длявысокочастотных ФПУ с пониженными требованиями к обнаружительнойспособности, следует применять физическое напыление с последующимвысокотемпературным отжигом.Достоверность и новизна полученных результатов.Как уже было сказано, достоверность проведенных экспериментальныхисследований подтверждается высоким уровнем используемого оборудования,большим количеством исследуемых образцов, не противоречием результатовобщепринятым представлениям.

Основные результаты работы прошлидостаточную апробацию на конференциях и семинарах, и были опубликованы в10 научных трудах, в том числе одна в зарубежном журнале, включенном в базыданных Web of Science и Scopus.Замечания по диссертационной работе1. Обнаружена реакция ФЧС на этанол, однако этому эффекту уделяетсянедостаточно внимания, что является недостатком.2. Предложенный способ изготовления тандемных солнечных элементовносит рекомендательный характер и не апробирован на практике.3.

Работа носит экспериментальный характер и в ней не хватает моделей(физических и математических), подтверждающих положения, выносимые назащиту.3.