Crystal Growth and Electro-optical Characterization of In2Se2.7Sb0.3 Compound

Abstract

III-VI групи напівпровідних матеріалів в основному використовуються для розробки детекторів іонізуючого випромінювання, твердотільних електродів, а також сонячних комірок, світлочутливих гетероструктур та іонних батарей. Шарова структура напівпровідникових кристалів III-VI групи була ретельно вивчена як двовимірна кристалічна система. Напівпровідник In2Se3 із загальною формулою сполуки A2B3 має гексагональну кристалічну структуру. Сполуку In2Se2.7Sb0.3 вирощували за допомогою техніки Бріджмана. Температурний градієнт замерзання становив 60°C/см, і кристали найкращої якості були отримані зі швидкістю росту 0,35 см/год. Досконалість кристала вивчалася під оптичним мікроскопом, з різною ознакою росту, який спостерігається на верхній вільній поверхні кристала, що є переважаючим механізмом росту шару. Для перевірки наявності складових елементів сполуки In2Se2.7Sb0.3 використовувалася методика EDAX. Утворення дефектів в кристалах робить можливим зростання в умовах, близьких до рівноваги. У роботі атомно-силовою мікроскопією проведено морфологічне дослідження поверхні кристалічної сполуки. Використовуючи чотиризондової методики досліджено температурну залежність електричного питомого опору сполуки In2Se2.7Sb0.3. Ширину забороненої зони визначали за допомогою UV-Vis спектрофотометра у діапазоні довжин хвиль від 200 нм до 900 нм. Результати та висновки з цих характеристик повідомляються в даній статті.

The III-VI group of semiconducting materials is mostly used for the developing of ionizing radiation detectors, solid-state electrodes as well as solar cell, photosensitive heterostructures and ionic batteries. Layer structure of III-VI semiconductor crystals have been extensively studied as a two-dimensional crystal system. In2Se3 semiconductor with A2B3 general compound formula has a hexagonal crystal structure. In2Se2.7Sb0.3 has been grown by the Bridgman technique. The freezing interference temperature gradient was 60°C/cm and the best quality crystals have been obtained at a growth velocity of 0.35 cm/h. The crystal perfection was studied under optical microscope, with a various growth feature observed on top free surface of the crystal which is predominant of layer growth mechanism. EDAX technique has been used for testing the presence of constituent elements of In2Se2.7Sb0.3 compound. Defect formation in crystals is a key event making growth possible under near-equilibrium conditions. In this work, the morphological study was performed by atomic force microscopy of the surface of the crystal compound. The temperature dependence of electrical resistivity of In2Se2.7Sb0.3 compound was studied using four-probe technique. The band gap was determined using UV-Vis spectrophotometer in the wavelength range 200 nm to 900 nm. From these characterizations the results and conclusions are reported in this paper.