非晶态碲镉汞薄膜的光学性质研究

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本文利用射频磁控溅射设备沉积了碲镉汞薄膜。XRD和TEM表征结果显示,所制备的薄膜为非晶态。我们测试了薄膜的吸收光谱,并采用不同方法对其进行了处理,得到薄膜光学带隙和相应的参数。我们认为Tauc所倡导的方法物理意义明确,优于其他处理方法。   我们还研究了退火对非晶态碲镉汞薄膜的吸收光谱的影响,计算了退火后样品的光学带隙和相应参数。结果显示在107℃下退火lh,样品仍为非晶态,光学带隙Eopt和相关参数变化很小。其原因为:原子在低温短时间退火处理过程中不能获得足够的能量来进行有序重构,从而无法明显改善带尾局域态的分布,迁移率边Ec和Ev的位置没有明显移动,故光学带隙无明显变化。   本文还尝试在射频磁控溅射设备上进行了In掺杂试验。结果证实我们制备出了非晶态的薄膜,EDS测试的结果也证明了薄膜中含有In的成分,但电导率测试的结果却表明,In掺杂前后,无论是在液氮温区还是室温下,电导牢均维持在同一数量级上。结合非晶态碲镉汞薄膜中观测不到电子白旋共振信号,我们认为这很可能是由于非晶碲镉汞薄膜中电子之间的有效相关能U为负所致。本文还测试和比较了In掺杂前后的吸收光谱,计算了光学带隙和相关参数。我们发现掺In后,光学带隙增大,结合U为负的推论,Eopt的增大被认为是:In的掺入提高了材料的无序度,使得带尾态增多,迁移率边的相对位置差增大,从而导致发生光学跃迁所需的能量增大,故光学带隙增大。   我们还对In掺杂后的碲镉汞薄膜进行了退火处理,同时测量了退火样品的吸收光谱,计算了光学带隙和相应参数。结果显示在124.5℃下退火1h,样品仍为非晶态,光学带隙和相关参数变化很小。这被归结为:原子在以上退火条件下不能获得足够的能量来进行有序重构,从而无法明显改善带尾局域态的分布,迁移率边的位置没有明显移动,故光学带隙无明显变化。进一步提高退火温度至160℃而保持退火时间不变,样品转为多晶结构,其光学带隙明显减小。我们认为这是材料的无序度提高,带尾态收缩,迁移率边的相对位置差减小所致。
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