Quenching Effect on Mechanical Properties of In2Se2.7Sb0.3 Single Crystal

Abstract

Напівпровідникові сполуки III-VI є цікавими матеріалами для виготовлення таких приладів як детектори іонізуючого випромінювання, твердотільні електроди, іонні акумулятори, а також фоточутливі гетероструктури та сонячні елементи. Структурна складність сімейства In-Se спонукала нас до дослідження невивченого складу In2Se3 та його властивостей із легуванням сурмою (Sb). Метою даної роботи є вивчення впливу сурми на нову конфігурацію In2Se3. Потрійні напівпровідникові сполуки у вигляді монокристалів або тонких плівок викликають значний інтерес через свої структурні, оптичні та електричні властивості, які дозволяють їх широко використовувати в багатьох електронних і оптоелектронних пристроях. Оскільки світовий енергетичний ринок шукає застосування, які пропонують більш ефективні електронні системи, монокристали In2Se2.7Sb0.3, синтезовані за модифікованою вертикальною технікою Бріджмена, відкривають шлях для захоплюючих інновацій у твердотільних фотоелектричних системах та секторах чистої енергії. Ми виростили монокристал In2Se2.7Sb0.3 за методикою Бріджмена-Стокбаргера. Температурний градієнт системи підтримували на рівні 60 °С/см зі швидкістю росту 0,35 см/год. Випробування твердості має важливе значення для інтерпретації механічної поведінки матеріалів і корелює з іншими фізичними властивостями. Твердість до деформації вирощених кристалів залежить від міцності зчеплення та досконалості структури. Вимірювання мікротвердості розщеплених і загартованих зразків проводили за допомогою проекційного мікроскопа Віккерса. У статті результати досліджень обговорені та докладно викладені.

III-VI semiconductor compounds are interesting materials for the fabrication of such devices as ionizing radiation detectors, solid-state electrodes, ion batteries, as well as photosensitive heterostructures and solar cells. The structural complexity of In-Se family has motivated us to examine an unexplored composition (In2Se3) and its properties with antimony doping (Sb). The purpose of the present work is to study the influence of antimony on the novel configuration In2Se3. Ternary semiconductor compounds in the form of single crystals or thin films have attracted considerable interest because of their structural, optical and electrical properties, which allow them to be widely used in many electronic and optoelectronic devices. As the global energy market seeks applications that offer more efficient electronic systems, In2Se2.7Sb0.3 single crystals synthesized by the modified vertical Bridgeman technique pave the way for exciting innovations in solid-state photovoltaic systems and clean energy sectors. We have grown In2Se2.7Sb0.3 single crystal using the Bridgman-Stockbarger technique. The temperature gradient of the system was kept at 60 °C/cm with a growth rate of 0.35 cm/h. Hardness testing is of significant importance in interpreting the mechanical behavior of materials and correlates with other physical properties. Hardness to deformation of as-grown crystals depends on the bond strength and structural perfection. The microhardness measurements of ascleaved and quenched samples were made by using a Vickers projection microscope. In this paper, the results have been discussed and reported in detail.