Кристалоквазіхімія дефектів Фізико-хімічні властивості легованих кристалів телуриду кадмію (стр. 4 из 4)
(9)При аналізі одержаних рівнянь (7) і (9) видно, що вони характеризуються переважаючою електронною провідністю, яка обумовлена появою вакансій телуру для (7) та міжвузловим кадмієм в аніонній підгратці для матриці (9).
Використанні позначення грецькими буквами:
у методі кристалоквазіхімії означають відхилення від стехіометрії або мольні частки тієї речовини, яку додають у процесі дослідження.При відпалі р-CdTe:Cl при низьких тисках пари кадмію, а саме у парі телуру, одержують матеріал з високою концентрацією електронів за рахунок утворення антиструктурного дефекту
за рівнянням: 
Кристалоквазіхімічне рівняння дефектоутворення для такого процесу приведено нижче: 
(10)Суперпозиція матриці (5) з кластером (10) дає:
(11)3.4 Аналіз результатів дослідження
Експериментальні результати [4-6], які визначають залежність типу провідності легованих CdCl2 кристалів телуриду кадмію від значення парціальних тисків компонентів, із врахуванням кристалохімічної (рис. 1, 2) і кристалоквазіхімічної (1) – (11) моделей можна пояснити наступними чином.
Початково синтезовані кристали CdTe, які мають р-тип ровідності [4], характеризуються згідно (2) переважанням вакансій кадмію – тетраедричні порожнини в оточенні телуру (рис. 2 –дефект типу А). При легуванні цього матеріалу CdCl2 акцепторний тип кристалів зберігається за рахунок утворення додаткових вакансій у катіонній підгратці згідно (5):
(рис. 2 – дефект типу А).Відпал кристалів у парах телуру (область низьких значень парціального тиску кадмію) згідно (11) веде до утворення антиструктурних дефектів
(рис. 2 – дефект M). Це пов’язано із тим, що при високих концентраціях телуру, займаючи тетраедричне міжвузля у кристалічній гратці, він має високу зовнішню релаксацію і буде притягуватися до областей, де напруги можуть бути усунені. Ці області локалізовані у місцях значної концентрації вакансій кадмію 
, у яких відбувається релаксація і зсув сусідніх атомів. Із-за утворення при цьому значної кількості електронів 
(11), відпалений CdTe:Сl у парах телуру має значну ефективну електронну провідність.Відпал легованих хлором кристалів CdTe при високих парціальних тисках парів кадмію знову ж таки приведе до синтезу кристалів із переважаючою електронною провідністю. Але механізм донорної дії тут буде зовсім інший ніж у попередньому випадку. Так, при механізмі заміщення (7) надлишкові електрони у кристалічній гратці CdTe появляються за рахунок „заліковування” вакансій кадмію:
При механізмі вкорінення (9) ці ж електрони провідності утворюються вже у прцесі іонізації міжвузлових атомів кадмію (рис. 2 –дефект D).Для області середніх парціальних тисків пари кадмію переважаючими дефектами є вакансії у катіонній підгратці згідно (2) (рис. 2 – дефект А), що і обумовлює р-тип провідності матеріалу.
Окремим цікавим питанням є утворення комплексів (асоціатів) за рахунок взаємодії між собою різнойменно заряджених власних атомних дефектів із домішковими дефектами. У нашому випадку згідно кристалоквазіхімічних рівнянь (4), (5), (7), (9) і (11) може утворюватися заряджений центр типу
(рис. 2 – дефект К). Він окремо виділений у (5). Крім того, в останній час [2], пропонується ідеї про утворення нейтральних центрів типу 
. В усіх випадках утворення центрів, як заряджених, так і нейтральних, має місце зв’язування електронів у кристалічній гратці.Висновки
Згідно одержаних кристалоквазіхімічних механізмів процесів не стехіометрії, легування, утворення твердих розчинів в телуриді кадмію встановлено:
1. При процесах нестехіометрії на боці кадмію одержуємо матеріал n-типу провідності, на боці телуру – р-типу.
2. Адсорбція кисню на поверхні CdTe приводить до заміщення вакансій телуру киснем з утворенням матеріалу р-типу.
3. Легування CdTe хлором і індієм проходить за двома механізмами заміщення і вкорінення, що дає можливість одержати матеріал р-типу при легуванні хлором та n-типу при легуванні індієм, як за механізмом заміщення так і вкорінення.
4. При утворені твердих розчинів CdTe-ZnTe, CdTe-K2Te одержують матеріал р-типу з ізовалентним заміщенням і n-типу з гетеровалентним заміщенням.
Література
1. А. Верма, П. Кришка. Полиморфизм и политипизм в кристаллах. «Мир». М., 1969.
2. Физика и химия соединений АIIBVI. «Мир». М., 1970.
3. Г.М. Попов., И.И. Шафрановский. Кристаллография. М., «Высшая школа», 1972.
4. М.Дж. Бюргер. Фазовые переходы // Кристаллография.Том 16, в.6, 1971, с.1084.
5. К.В. Шалимова, В.А. Дмитриев. Изменение типа стабильной структуры в ряду соединений АIIBVI // Кристаллография, Том 17, в.3, 1972, с.541.
6. Л. Паулинг. Природа химической связи. М. – Л., 1947.
7. J.S. Park, F.I. Chan, J.Appl. Phys, 36, 800,1965.
8. G.F. Neumark. Phus. Rev., 125.838,1962.
9. O. Brafman, G. Schachar, I.T. Steinberger. J.Appl. Phys. 36.668,1965.
10. C.А. Семилетова. Тетраедрические и октаедрические ковалентные радиусы // Кристаллография. Том 21, в.4, 1976, с.752-754.
11. Д.М. Фреїк, В.В. Прокопів, У.М. Писклинець, І.М. Ліщинський. Вплив технологічних факторів і легуючої домішки індію на дефектну систему і тип провідності у телуриді кадмію // Фізика і хімія твердого тіла Т.3. №1 (2002) с. 526-530.
12. В.Й. Фистуль. Примеси переходных металлов в полупроводниках – М.: Металлургия, 1983, с.192.
13. F.V. Wald. Application of CdTe. A Review // Rev Phys. Appl. 12 (12). P.277-290 (1977).
14. G.C. Morris, S.K. Das, P.G. Tanner. Some Factors Aftecting Efficiencies of n-CdS/p-CdTe Thin Film Solar Cells // j. Cryst. Growth. 117. P.929-934 (1992).
15. S. Seto, A. Tanaka, Y. Mosa, M. Kawashima. Clorine – Related Photoluminescence Lines in High-Resistivitg Cl-Doped CdTe // j. Cryst. Growth. 117. P.271-275 (1992).
16. С.А. Медведев, С.Н. Максимовский, К.В. Киселева, Ю.В. Клевков, Н.Н. Сентгорина. О природе точечных дефектов в нелегированом СdTe // Изв. АН СССР. Неорганические материалы, IX (3), сс. 356-360 (1973).
17. О.Э. Панчук, П.И. Фейчук, Л.П. Щербак, П.М. Фочук, Р.Ф. Бойчук. Распределение Ga в CdTe // Изв. АН СССР. Неорганические материалы, 21 (7), сс.1118-1120 (1985).
18. С.С. Лисняк. Кристаллоквазихимическая модель исследований в химии твердого тела // Изв. АН СССР. Неорганические материалы, 29 (9), сс.1913-1917 (1992).
19. В.Г. Яковлева. Структура и свойства соединений АIIВVI. - В сб.: Современное состояние аналитической химии полупроводниковых соединений типа АIIВVI (Тр. Моск. ин-та стали и сплавов). М.: Изд. МИСиС, с. 151 (1983).
20. Н.Х. Абрикосов, В.Ф. Банкина, Л.В Порецкая, Е. В. Скуднова, С.Н. Чижевская. Полупроводниковые халькогениды и сплавы на их основе. М., Наука, с.220 (1975).
21. В.В. Матлак, М.И. Илащук, О.А. Парфенюк, П.А. Павлин, А.В. Савицкий. Електропроводность полуизолирующего СdTe // Физика и техника полупроводников, 16 (10), сс.89-92 (1982).
22. К. Руманс. Структурные исследования некоторых окислов и других халькогенидов при нормальных и высоких давлениях. М.: Мир, (1969).
23. Д.В. Корбутяк, С.В. Мельничук, П.М. Ткачук. Домішково-дефектна структура CdTe:Cl – матеріалу для детекторів іонізуючого випромінювання // Укр. Фіз. Журн., 44 (6), сс.730-737 (1999).