THERMODYNAMICS OF POINT DEFECTS AND THEIR INFLUENCE ON PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES OF CRYSTALS CADMIUM TELLURIDE (REVIEW)

Authors

  • Дмитро Михайлович Фреїк Precarpathian National University named by Vasil Stefanic
  • Ігор Володимирович Горічок Precarpathian National University named by Vasil Stefanic

Keywords:

physical and chemical properties of telluride cadmium, crystal, point defects, energy of education, energy of ionization.

Abstract

The analysis of basic types own defects points is resulted in the cadmium telluride crystals and their power parameters – created energy, ionization energy, frequency change atoms vibrations in surroundings defects. It is set that difference between experimental and theoretical data is the main reason of existent vagueness during interpretation physical and chemical properties of cadmium telluride.

References

1. Медведева С.А. Физика и химия соединений АIIBVI / С.А. Медведєва. – М.: Мир, 1970.
2. Nobel D. Phase equilibria and semiconducting properties of cadmium telluride / D. Nobel // Phil. Res. Repts. – 1959. – V.14. – P. 361-492.
3. Иванов Ю.М. Область гомогенности теллурида кадмия / Ю.М. Иванов, В.А. Лейбов, А.В. Ванюков // Рефераты, доклады и сообщения XII Менделеевского сьезда по общей и прикладной химии. – М.: Наука, 1981. – Т.1. – С. 50-51.
4. Медведев С.А. Собственные точечные дефекты в нелегированном теллуриде кадмия / С.А. Медведев, В.Н. Мартынов, С.П. Кобелева // Кристаллография. – 1983. –Т.28. – No3. – C. 556-561.
5. Мартынов В.Н. О возможности существования антиструктурных дефектов в нелегированном теллуриде кадмия / В.Н. Мартынов, С.П. Кобелева // Кристаллография. – 1983. – Т. 28. – No 2. – С. 394.
6. Глазов B.M. Область гомогенности на основе теллурида кадмия в системе кадмий-теллур / В.М. Глазов, Л.М. Павлова // Неорганические материалы. – 1994. – Т. 30. – No 5. – С. 629-634.
7. Greenberg J.H. P-T-X phase equilibrium and vapor pressure scanning of non-stoichiometry in the CdeZneTe system / J.H. Greenberg // Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials. – 2003. – V. 47. – P. 196-238.
8. Grill R. Point defects and diffusion in cadmium telluride / R. Grill, А. Zappettini // Progress in crystal growth and characterization of materials. – 2004. – V. 48/49. – P. 209-244.
9. Fang R. CdTe I: solidus curve and composition-temperature-tellurium partial pressure data for Te-rich CdTe(s) from optical density measurement / R. Fang, R.F. Brebrick // J. Phys. Chem Solids. – 1996. – V. 57, No 4. – P. 440–450.
10. Brebrick R.F. CdTe II: defect chemistry / R.F. Brebrick, R. Fang // J. Phys. Chem Solids. – 1996. – V. l57. – No 4. – P. 451-460.
11. Greenberg J.H. P-T-X phase equilibrium and vapor pressure scanning of non-stoichiometry in the Cd–Zn–Te system / J.H. Greenberg // Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials. – 2003. – V. 47. – P. 196-238.
12. Greenberg J.H. Vapor pressure scanning implications of CdTe crystal growth / J.H. Greenberg // Journal of Crystal Growth. – 1999. –V. 197 –P. 406–412.
13. Vapor-phase stoichiometry and heat treatment of CdTe starting material for physical vapor transport / Ching-Hua Su, Yi-Gao Sha, S.L. Lehoczky, Hao-Chieh Liu, R. Fang, R.F. Brebrick // Journal of Crystal Growth. – 1998. –V. 183. – P. 519-524.
14. Несмеянов А.Н. Давление пара химических элементов / А.Н. Несмеянов. – М.: Изд-во АН СССР, 1961.
15. Аскеров Б.М. Электронные явления переноса в полупроводниках / Б.М. Аскеров. – М.: Наука, 1985.
16. Karazhanov S.Zh. Ab initio studies of band parameters of AIII B V and A II BVI zinc-blende semiconductors / S.Zh. Karazhanov, L.C. Lew Yan Voon // ФТП. – 2005. – Т. 39. – No2. – C. 177-188.
17. Su-Hua Wei. Electronic structure of II-VI compounds and their alloys role of cation d bands / Su-Hua Wei, А. Zunger // Journal of Crystal Growth. – 1988. – V. 86. – P. 1-7.
18. Refractive index of CdTe: Spectral and temperature dependence / Р. Hlıdek, J. Bok, J. Franc, R. Grill // Journal of applied physics. – 2001. – V. 90. – No. 3. –P. 1672-1674.
19. Berding M.A. Native defects in CdTe / М.А. Berding // Phys. Rev. – 1999. –V. 60. – No 12. – P. 8943-8950.
20. Параметры энергетического спектра електронов и дырок кубических халькогенидов кадмия и цинка / Г.П. Алиев, О.С. Кощуг, А.И. Несвижский, Р.С. Сейсян, Т.В. Язева // ФТТ. – 1992. –Т. 34. – No 8. – С. 3293-3299.
21. High temperature mobility of CdTe / J. Franc, R. Grill, L. Turjanska, H. Hoschl, E. Belas, P. Moravec // Journal of Applied Physics. – 2001. – V.89. – No 1. –P. 786-788.
22. Лугуева Н.В. Исследование влияния дефектов структуры на теплопроводность поликристаллических образцов ZnS, ZnSe, CdTe / Н.В. Лугуева, С.М. Лугуев // Химия и компьютерное моделирование. Бутлеровские сообщения. –2002. –Приложение к спецвыпуску No 10. – С. 200-203.
23. High-temperature defect structure of Cd- and Te-rich CdTe / R. Grill, J. Franc, P. Höschl, I. Turkevych, E. Belas, P. Moravec, M. Fiederle, K.W. Benz // IEEE Transactions on Nuclear Science. –2002. –V. 49. – No3. – Р. 1270-1274.
24. Li Yujie. Point defects in CdTe / Li Yujie, Ma Guoli, Jie Wanqi // Journal of Crystal Growth. – 2003. – V. 256. – P. 266-275.
25. Segall B. Electrical properties of n-type CdTe / B. Segall, M.R. Lorenz, R.E. Halsted // Phys. Rev. –1963. –V. 129. – No 6. –Р. 2471-2481.
26. High-temperature electron and hole mobility in CdTe / I. Turkevych, R. Grill, J. Franc, E. Belas, P. Hoschl, P. Moravec // Semicond. Sci. Technol. –2002. –V. 17. – P. 1064-1066.
27. Телурид кадмію і домішково-дефектні стани та детекторні властивості / Д.В. Корбутяк, С.В. Мельничук, Є.В. Корбут, М.М. Борисик. – К.: Іван Федоров, 2000. – 198 с.
28. Особливості фотолюмінесценції компенсованих монокристалів CdTe:Cl (огляд) / Д.В. Корбутяк, С.Г. Крилюк, Ю.В. Крюченко, І.Д. Вапняк // Оптоелектроника и полупроводниковая техника. – 2002. – Т. 37. – С. 23-40.
29. Characterization of CdTe crystals grown by the Vertical Bridgman method / M. Fiederle, A. Fauler, V. Babentsov, J. Franc, J. Konrath, M. Webel, J. Ludwig, K.W. Benz // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. – 2003. – V. 509. – P. 70-75.
30. Rudolph P. Fundamental studies of Bridgman growth of CdTe /P. Rudolph // Prog. Crystal Growth and Charact. –1994. – V.29. – P. 275- 381.
31. Cadmium zinc telluride and its use as a nuclear radiation detector material / T.E. Schlesinger, J.E. Toneyb, H. Yoonc, E.Y. Leed, B.A. Brunett, L. Franks, R.B. James / Materials Science and Engineering. – 2001. – V. 32. – P. 103-189.
32. Attempts to growth of undoped CdTe single crystals with high electrical resistivity / P. Rudolph, S. Kawasaki, S. Yamashita, S. Yamamoto Y. Usuki, Y. Konagaya, S. Matada, T. Fukuda // Journal of Crystal Growth. – 1996. – V. 161 – P. 28-33.
33. Rudolph P. Systematic steps towards exactly stoichiometric and uncompensated CdTe Bridgman crystals / P. Rudolph, U. Rinas, K. Jacobs // Journal of Crystal Growth. – 1994. – V. 138. – P. 249-254.
34. Rudolph P. Non-stoichiometry related defects at the melt growth of semiconductor compound crystals – a review / P. Rudolph // Cryst. Res. Technol. – 2003. – V. 38. – No 7-8. – P. 542-554.
35. Rudolph P. Basic problems of vertical Bridgman growth of CdTe /P. Rudolph, M. Mtihlberg // Materials Science and Engineering. – 1993. – V.16/ – P. 8-16.
36. Casting of undoped CdTe crystals with high electrical resistivity / P. Rudolph, S. Kawasaki, S. Yamashita, Y. Usuki, Y. Konagaya, S. Matada, S. Yamamoto, T. Fukuda // Journal of Crystal Growth. – 1995. – V.149. – P. 201-206.
37. Halsted R.E. Band edge emission properties of CdTe / R.E. Halsted, N.It. Lobenz, B. Segall B. // J. Phys. Chem. Solids. – 1961. – V.22. – P. 109- 116.
38. Deep energy levels in CdTe and CdZnTe / A. Castaldini, A. Cavallini, B. Fraboni, P. Fernandez, J. Piqueras // Journal of Applied Physics. – 1998. – V.83. – No 4. – P. 2121-2126.
39. Compensation and deep levels in II-VI compounds / A. Castaldini, A. Cavallini, B. Frabonia, L. Polentaa, P. Fernandezb, J. Piquerasb // Materials Science and Engineering. – 1996. – V. B42. – P. 302-305.
40. Smith F.T. Electrically active point defects in cadmium telluride / F.T. Smith // Metal. Trans. –1970. –V.1. – No 3. – P. 617-621.
41. Zanio K.R. Characterization of foreign atoms and native defects in single crystals of cadmium telluride by high-temperature conductivity measurements / K.R. Zanio // Applied physics letters. – 1969. – V.15. – No8. – Р. 260-262.
42. Chern S.S. The defect structure of CdTe: Hall data / S.S. Chern, H.R. Vydyanath, F.A. Kroger // J. Phys. Chem. Solids. – 1975. – V.14. – No1. – P. 33-43.
43. Фочук П.М. Природа домінуючих точкових дефектів у кристалах CdTe: Область насичення Cd / П.М. Фочук, О.Е. Панчук, Л.П. Щербак // Фізика і хімія твердого тілаю. – 2004. –Т.5. – No 1. –С. 136-141.
44. Фочук П.М. Розрахунок констант впровадження легуючих елементів в CdTe / П.М. Фочук, О.О. Коров’янко, О.Е. Панчук // Фізика і хімія твердого тіла. – 2001. –Т.2. – No3. – С. 475-480.
45. Фреїк Д.М. Атомні дефекти та їх компенсація у чистому і легованому телуриді кадмію / Д.М. Фреїк, В.В. Прокопів, У.М. Писклинець // Фізика і хімія твердого тіла. – 2004. – Т.4. – No 3. – С. 547-555.
46. Фреїк Д.М. Термодинамічний n-p перехід у кристалах телуриду кадмію / Д.М. Фреїк, В.В. Прокопів, У.М. Писклинець // Фізика і хімія твердого тіла. – 2002. – Т.3. – No1. – С. 58-61.
47. Semi-Insulating CdTe with a minimized deep-level doping / R. Grill, J. Franc, I. Turkevych, P. Höschl, E. Belas, P. Moravec // Journal of Electronic Materials. – 2005. – V.34. – No6. – Р. 939-943.
48. Preparatin semi-insulating CdTe by post growth annealing / R. Grill, J. Franc, I. Turkevych, P. Höschl, E. Belas, P. Moravec // Proc. of SPIE. – 2002. – V. 4784. – P. 84–92.
49. Semi-insulating CdTe with a minimum deep level doping / R. Grill, J. Franc, I. Turkevych, P. Höschl, E. Belas, P. Moravec // Phys. Stat. Sol. (c). – 2005. – V.2. – No5. – Р. 1489-1494.
50. Semi-Insulating Te-Saturated CdTe / R. Grill, J. Franc, I. Turkevych, P. Höschl, E. Belas, P. Moravec // IEEE transactions on nuclear science. – 2005. – V.52. – No5. – P. 1925-1931.
51. Galvanomagnetic Properties of CdTe Below and Above the Melting Point / R. Grill, J. Franc, I. Turkevych, P. Höschl, E. Belas, P. Moravec // Journal of Electronic Materials. – 2001. – V.30. – No 6. – P. 595-602.
52. Косяк В.В. Ансамбль точкових дефектів у монокристалах CdTe у випадку повної рівноваги та закалювання / В.В. Косяк, А.С. Опанасюк // Фізика і хімія твердого тіла. – 2005. –Т.6. – No 3. – С. 461-470.
53. Kosyak V.V. Calculation of Fermi level location and point defects ensemble in CdTe single crystals and thin films / V.V. Kosyak, A.S. Opanasyuk // Semiconductor Phisics, Quantum Electronics & Optoelectronics. – 2007. – V.10. – No 3. – P. 95-102.
54.Kosyak V.V. Point defects ensemble in CdTe single crystals and films in the case of full equilibrium and quenching / V.V. Kosyak, A.S. Opanasyuk. I.Yu. Protsenko // Funkts. Mat. – 2005. – V.12. – No4. – P. 797-806.
55. Крегер Ф. Химия несовершенных кристаллов / Ф. Крегер. – М.: Мир, 1969. – 656 с.
56. Fochuk P. The nature of point defects in CdTe / P. Fochuk, R. Grill, O. Panchuk // J. Electron. Mater. – 2006. –V.35. – No6. – P.1354-1359.
57. Опис процесів дефектоутворення у бездомішкових кристалах кадмій телуриду методом термодинамічних потенціалів / В.В. Прокопів, П.М. Фочук, І.В. Горічок, Є.В. Вержак // Фізика і хімія твердого тіла. – 2007. – Т.8. – No 2. – С. 380-387.
58. Вплив відхилення від стехіометрії на дефектну підсистему кристалів CdTe:Cd / Д.М. Фреїк, В.В. Прокопів, І.В. Горічок, У.М. Писклинець // Фізика і хімія твердого тіла. – 2008. – Т. 9. – No 2. – С. 270-273.
59. Mandel G. Self-Compensation-Limited Conductivity in Binary Semiconductors. I. Theory. / G. Mandel // Phys. Rev. – 1964. – V. 134. – No 4A. – P. A1073-A1079.
60. Mandel G. Self-Compensation-Limited Conductivity in Binary Semiconductors. III. Expected Correlation With Fundamental Parameters / G. Mandel // Phys. Rev. – 1964. – V. 136, No3A. – P. A826–A823.
61. Сакалас А. Точечные дефекты в полупроводниковых соединениях / А. Сакалас, З. Янушкявичюс. – Мокслас: Вильнюс, 1988. – 153 с.
62. Defect engineering in CdTe, based on the tjtal energies of elementary defects / V. Babentsov, V. Corregidor, K. Benz, M. Fiederle, T. Feltgen E. Dieguez // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. – 2001. –V. A458. – P. 85-89.
63. Su-Huai Wei. Chemical trends of defect formation and doping limit in II- VI semiconductors: The case of CdTe / Su-Huai Wei, S.B. Zhang // Phys. Rev. – 2002. – V. B66. – P. 1552111–15521110.
64. Su-Huai Wei. First-Principles Study of Doping Limits of CdTe / Su-Huai Wei, S.B. Zhang // Phys. stat. sol. – 2002. – V. B229. – No 1. – P. 305-310.
65. Berding M.A. Electronic quasichemical formalism: Application to arsenic deactivation in silicon / M.A. Berding, A. Sher // Phys. Rev. – 1998. – V. B58. – No7. – P. 3853-3864.
66. Berding M.A. First-principles calculation of native defect in Hg0.8Cd 0.2Te / M.A. Berding, M. Schilfgaarde, A. Sher // Phys. Rev. – 1994. – V. B50. – No 3. – P. 1519-1534.
67. Berding M. A. Annealing conditions for intrinsic CdTe / M.A. Berding // Applied Physics Letters. – 1999. – V. 74, No. 4. – P. 552–554.
68. Berding M.A. Lithium, Sodium, and Copper in Hg0.78Cd0.22Te and CdTe-Based Substrates / M.A. Berding, A. Sher, M. Schilfgaarde // Journal of Electronic Materials. – 1998. – V. 27. – No 6. – P. 573-578.
69. Berding M.A. Defect Modeling Studies in HgCdTe and CdTe / M.A. Berding, A. Sher, M. Schilfgaarde // Journal of Electronic Materials. – 1995. –V. 24. – No 9. – P. 1127-1135.
70. Berding M.A. Vacancy formation energie in II-VI semiconductors / M.A. Berding, A. Sher // J. Vac. Sci. Technol. – 1987. –V. A5. – P.3009-3013.
71. Defects in ZnTe, CdTe and HgTe: total energie calculation / M.A. Berding, M. Schilfgaarde, A.T. Paxon, A. Sher / J. Vac. Sci. Technol. – 1990. –V. A8. – P.1103-1107.
72. Прокопів В.В. Ентальпія утворення моновакансій у сполуках AIIBVI / В.В. Прокопів, І.В. Горічок // Фізика і хімія твердого тіла. – 2006. – Т.7. – No4. – С. 717-719.
73. Ганина Н.В. Квантово-химический метод определения энтальпии образования моновакансий в полупроводниках / Н.В. Ганина, В.А. Шмугуров, В.И. Фистуль // Фізика і хімія твердого тіла. – 2004. –Т. 5. – No 3. –С. 430-435.
74. Ганина Н.В. Квантово-химическое определения энтальпии образования моновакансий в полупроводниковых соединений AIIIBV / Н.В. Ганина, В.А. Шмугуров, В.И. Фистуль // Фізика і хімія твердого тіла. – 2004. – Т. 6, No 1. С. 94–95.
75. Ганина Н.В. Энтальпия образования антиструктурного дефекта в соединениях AIIIBV / Н.В. Ганина, В.А. Шмугуров, В.И. Фистуль // Фізика і хімія твердого тіла. – 2006. – Т. 7, No 2. – С. 271–273.
76. Vacancies in CdTe: experiment and theory / S. Lany, V. Ostheimer, H. Wolf, Th. Wichert / Physica B. – 2001. – V. 308-310. – P. 958-962.
77. Lany S. Density functional theory calculations establish the experimental evidence of the DX center atomic structure in CdTe / S. Lany, H. Wolf,Th. Wichert // Phys. Rev. letters. – 2004. – V.92. – No22. – P. 2255041– 2255044.
78. Kobayashi A. Chemical trends for defect energy levels in HgCdTe / A. Kobayashi, O.F. Sankey, J.D. Dow // Phys. Rev. B. – 1982. – V.25. – No10. – P. 6367-6379.
79. Photoluminescence study of II–VI semiconductors by using radioactive 71 As dopants / S. Lany, J. Hamann, V. Ostheimer, H. Wolf, Th. Wichert // Physica B. – 2001. – V.302–303. – P. 114-122.
80. Kobayashi A. Deep energie levels of defects in thr wurtzite semiconductors AlN, CdS, CdSe, ZnS and ZnO / A. Kobayashi, O.F. Sankey, J.D. Dow // Phys. Rev. B. – 1983. – V.28. – No2. – P. 946-956.
81. Іванов В.С. Дифференциальная спектроскопия локальных центров в CdTe / В.С. Іванов, В.Б. Стопачинський, В.А. Чапнін // ФТП. – 1971. – Т.5. – No1. – С. 101-105.
82. Георгобиани А.Н. Физика соединений АIIBVI / А.Н. Георгобиани, М.К. Шейкман. – М.: Наука, 1986.
83. Исследование глубоких электронных состояний в текстурированных поликристаллах p-CdTe стехиометрического состава методом DLTS / Е.А. Боброва, Ю.В. Клевков, С.А. Медведєв, А.Ф. Плотников // ФТП. – 2002. – Т. 36. – No 12. – С. 1426-1431.
84. Meyer B.K. F center in CdTe / В.К. Meyer // Phys. Rev. B. – 1992. – V. 46. – Р. 15135-15138.
85. Meyer B.K. Native defect identification in II-VI materials / В.К. Meyer, W. Stadler // Journal of Crystal Growth. – 1996. – V.161. – Р. 119-127.
86. Optical investigation of defects in CdZnTe / W. Stadler, D.M. Hofmann, H.C. Alt, T. Muschik, B.K. Meyer // Phys. Rev. B. – 1995. – V. 51. – No 16. – P. 10619-10630.
87. Compensation of CdTe by Doping With Gallium / V. Babentsov, V. Corregidor, J.L. Castaño, M. Fiederle, T. Feltgen // Cryst. Res. Technol. – 2001. – V.36. – No6. – Р. 535-542.
88.Modified compensation model of CdTe / M. Fiederle, C. Eiche, M. Schwarz, K.W. Benz // J. Appl. Phys. – 1998. – V.84. – No12. – Р. 6689-6692.
89. Tellurium antisites in CdZnTe / M. Chu, S. Terterian, D. Ting, C. Wang, H. Gurgenian, S. Mesropian // J. Appl. Phys. – 2001. – V.79. – No17. – Р. 2728-2780.
90. Максимовский С.Н. О доминирующих точечных дефектах в CdTe / С.Н. Максимовский, С.П. Коблева // Неорганические материалы. – 1986. – V.22. – No6. – С. 922-925.
91. Defect engineering in CdTe, based on the tjtal energies of elementary defects / V. Babentsov, V. Corregidor, K. Benz, M. Fiederle, T. Feltgen, E. Dieguez // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A. – 2001. – V.458. – Р. 85-89.
92. Особенности краевой фотолюминесценции кристаллов CdTe-Cl / Н.В. Агринская, О.А. Матвеев, А.В. Никитин, В.А. Сладкова // ФТП. – 1987. – Т.21. – No 4. – С. 676-679.
93. Равновесные характеристики и низкотемпературная фотолюминесценция монокристаллов CdTe-Pb / А.В. Савицкий, О.А. Парфенюк, М.И. Илащук, А.Й. Савчук // ФТП. – 2004. – Т.38. – No 5. – С. 516-521.
94. Фізичні властивості напівізолюючих монокристалів CdTe-Cl, вирощених з газової фази / В.Д. Попович, Г.М. Григорович, Р.М. Пелещак, П.М. Ткачук // Журнал фізичних досліджень. – 2002. – Т.6. – No1. – С. 86-90.
95. Электрофизические свойства и низкотемпературная фотолюминесценция монокристал лов CdTe, легированных Si / О.А. Парфенюк, М.И. Илащук, К.С. Уляницкий, П.М. Фочук та ін.// ФТП. – 2006. – Т.40. – No2. – С. 148-152.
96. Electrical compensation in CdTe and Cd0.9Zn0.1Te by intrinsic defects / N. Krsmanovic, K.G. Lynn, M.H. Weber, R. Tjossem // Phiysical rewiev B. – 2000. – V. 62, No 24. –Р. 279-282.
97. Scholz K. Investigations on the effect of contacts on p-type CdTe DLTS- measurements / K. Scholz, H. Stiens, G. Muller-Vogt // Journal of Crystal Growth. – 1999. – V.197. – Р. 586.
98. Matfaing Y. Self-compensation in II-VI compounds / Y. Matfaing // Prog. Crystals Growth Charact. – 1981. – V.4. – Р. 317-343.
99. Mathew X. Photo-induced current transient spectroscopic study of the traps in CdTe / X. Mathew // Solar Energy Materials & Solar Cells. – 2003. – V.76. – Р. 225242.
100. Горічок І.В. Антиструктурні дефекти у кристалах CdTe:Te / І.В. Горічок // Фізика і хімія твердого тіла. – 2009. – Т.10. – No1. – С. 129-133.

Published

2019-03-08

How to Cite

Фреїк, Д. М., & Горічок, І. В. (2019). THERMODYNAMICS OF POINT DEFECTS AND THEIR INFLUENCE ON PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES OF CRYSTALS CADMIUM TELLURIDE (REVIEW). PRECARPATHIAN BULLETIN OF THE SHEVCHENKO SCIENTIFIC SOCIETY. Number, (1(5), 104–127. Retrieved from https://pvntsh.nung.edu.ua/index.php/number/article/view/317

Most read articles by the same author(s)