การปลูกผลึกและการศึกษาคุณสมบัติบ่งชี้ ของสารกึ่งตัวนำซิงค์ซีลีไนด์

Abstract

ในงานวิจัยนี้ได้ปลูกผลึกเดี่ยว ZnSe ขนาด 10xl0x5 mm³ จากสภาวะไอ ในบรรยากาศของแก๊สไฮโดรเจนที่อุณหภูมิ 1100-1250 °C. สารตั้งต้นสังเคราะห์โดยตรงจากธาตุ Zn(99.9999%) และ Se(99.999 ). การปลูกผลึกจากเทคนิคการแกว่งกวัดของอุณหภูมิจะทำให้ได้ผลึกที่สมบูรณ์และมีเกรนขนาดใหญ่ จากการถ่ายภาพเลี้ยงเบนรังสีเอกซ์แบบผง พบว่ามีโครงสร้างผลึกเป็นแบบซิงค์เบลนด์ มีค่าคงที่โครงผลึกเท่ากับ 5.6682±.ooo4 A. การนำไฟฟ้าในผลึก ZnSe ที่ปลึกได้อธิบายได้ด้วยกระแส space-charge-limited จากการวัดการสะท้อนไมโครเวฟ ได้ค่าสภาพต้านทานและค่าคงที่ไดอิเล็กทริกที่ความถี่ไมโครเวฟเท่ากับ3x10⁸Ω –cm และ 8.76 ตามลำดับ ได้ศึกษาการเปลี่ยนสภาพต้านทานของผลึก ZnSe โดยการโดปด้วย Zn, Ga, A1 และ Cu ตามลำดับ ผลึกที่โดปด้วย A1 จะมีสภาพต้านทานต่ำถึง 0.2-0.6 Ω-cm ได้คำนวณหาความเข้มข้นพาหะจากการวัด c-v ของรอยต่อ MS และ MIS จากการวัดการดูดกลืนแสง พบว่าผลึก ZnSe ที่ปลูกได้ มีช่องว่างแถบพลังงานเป็นแบบตรงมีขนาดเพิ่มขึ้นจาก 2.633eV ถึง 2.751eV เมื่ออุณหภูมิลดลงจาก 300k ถึง 11k การเปลี่ยนขนาดช่องว่างแถบพลังงาน และพารามิเตอร์ความชันส่วนหางของเออบาค กับอุณหภูมิ แสดงให้เห็นว่า การดูดกลืนเหล่านี้มีผลมาจากการที่โฟนอนเชิงแสงตามยาวเหนี่ยวนำให้เกิดสนามไฟฟ้าย่อยภายในสารการดูดกลืนที่พลังงานโฟตอนต่ำกว่า Eg สอดคล้องกับการย้ายสถานะในแถบพลังงานเดียวกันและการดูดกลืนจากพาหะอิสระ