Photodetectors Based on CdTe:Li

Abstract

Встановлено оптимальні режими легування CdTe домішкою Li. Виготовлено фотодетектори на основі поверхнево-бар’єрних діодів Au-CdTe:Li. Досліджено оптичні параметри і фотоелектричні характеристики гетероструктур, визначено область їх фоточутливості 1,4÷5,0 еВ і механізми її формування при міжзонних переходах та через локальні центри LiCd. Отримано структури Au-CdTe:Li з великою фоточутливістю внаслідок високого потенціального бар’єру ϕ0, що формується на модифікованій поверхні CdTe. Висока квантова ефективність η = 12 % CdTe:Li обумовлює отримання фотодетекторів з типовими значеннями напруги холостого ходу Voc і струму короткого замикання Isc, які складають 0,7 В і 10 мА/см2 за умов сонячного освітлення АМ2. Їх коефіцієнт корисної дії може бути 10 %. Температурний коефіцієнт зміни к.к.д. фотоелементів на основі CdTe практично в чотири рази менший за кремнієві. Отримано високу квантову ефективність η = 12 % випромінювання у крайовій області. Запропонований підхід до модифікації поверхні CdTe та легування Li дозволяє суттєво підвищити фоточутливість структур і відкриває нові можливості для розробки високочутливих фотодетекторів для різних діапазонів спектра.

The optimal modes for doping CdTe with Li impurity have been established. Photodetectors based on Au-CdTe:Li surface barrier diodes have been manufactured. The optical parameters and photoelectric characteristics of heterostructures have been studied, the region of their photosensitivity of 1.4÷5.0 eV and the mechanisms of its formation during interband transitions and through local LiCd centers have been determined. Au-CdTe:Li structures with high photosensitivity were obtained due to the high potential barrier ϕ0 formed on the modified CdTe surface. The high quantum efficiency η = 12% of CdTe:Li determines the production of photodetectors with typical values of open circuit voltage Voc and short circuit current Isc, which are 0.7 V and 10 mA/cm2 under AM2 solar illumination. Their efficiency can be 10%. Temperature coefficient of change in efficiency CdTe-based solar cells are almost four times smaller than silicon ones. A high quantum efficiency of η = 12% radiation in the edge region was obtained. The proposed approach to modifying the CdTe surface and doping with Li allows for a significant increase in the photosensitivity of structures and opens up new possibilities for developing highly sensitive photodetectors for different spectral ranges.