Влияние дефектов на процессы проводимости в халькогенидных полупроводниковых соединениях

Постановка проблемы. К одним из наиболее распространенным в настоящее время термоэлектрическим материалам относятся неорганические соединения на основе халькогенидов металлов, в частности, халькогениды меди и серебра. Однако по причине сильной зависимости от собственной дефектности структур полупроводниковые соединения на основе халькогенидов металлов имеют большой разброс по кинетическим свойствам и высокие температуры роста материалов, а также тенденцию к самокомпенсации дефектов.

Цель. Исследовать зависимости ионной проводимости полупроводниковых соединений на основе халькогенидов металлов от температуры и дефектности по катионной подрешетке.

Результаты. Показано, что увеличение дефектности по катионной подрешетке приводит к уменьшению ионной проводимости в халькогенидах меди, а увеличение температуры, в свою очередь, приводит к повышению ионной проводимости, обусловленной изменением подвижности дефектов. Отмечено, что малая величина энергии активации указывает на сильную собственную разупорядоченность катионной части решетки. Указано, что в халькогенидах меди наличие прыжковой проводимости при небольших отклонениях от стехиометрии поясняется за счет компенсации и большой концентрации вакансий. Описано, что в этих условиях такая энергия является энергией активации перемещения ионов меди по кристаллу, и практически все ионы металла вносят вклад в ионную электропроводность. Выявлено, что в полупроводниковых соединениях на основе халькогенидов металлов с отклонением от стехиометрии энергия активации катионной проводимости не изменяется, поскольку дефекты, возникающие при этом, не вносят больших изменений ионной проводимости от температуры.

Практическая значимость. Изучение механизмов поведения носителей заряда и влияния дефектов на процессы проводимости в неорганических соединениях на основе халькогенидов металлов имеет важное значение, поскольку соединения обладают своеобразными особенностями неупорядоченных полупроводниковых систем.