유리반도체 Ge-Sb-Se계의 전기적 및 광학적 특성

Abstract

D.C. electrical conductivity, optical absorption, and photoconductivity experiments on glassy semiconductor Ge_(40-x)Sb_(x)Se_(60) for which x concentration is 0, 8, 12, 18 at.% are investigated. The thin film samples are prepared by the thermal evaporation method. By the result of X-ray diffraction experiment, it was convinced that all samples were confirmed as amorphous semiconductor. Over the temperature range from 173K to 423K, the d.c. conductivity of the investigated samples is the form of σ = σ_(0)exp(-ΔEa/KT) and the values are 1.0×10^(-7)(Ω^(-1) cm^(-1))∼2.1×10^(0)(Ω^(-1) cm^(-1)). The sample of Ge_(32)Sb_(8)Se_(60) has the higest value in d.c. conductivity. The pre-exponential factor σ_(0) for the samples is 7∼12(Ω^(-1) cm^(-1)) and the values belong to σ_(0) region of amorphous semiconductors. The activation energy of the investigated samples is 0.29∼0.67(eV) and the lowest value is appeared in Ge_(32)Sb_(8)Se_(60) film. The optical energy gap of the samples is 0.77∼1.13(eV). It is shown that the value of difference Eg(the optical energy gap)-ΔEa(the activation energy) is independent of the compositions. The photoconductivity of the samples is 8.2×10^(-4)∼2.76×10^(-1)(Ω^(-1) cm^(-1)).;3성분계 유리 반도체 Ge_(40-x)Sb_(40)Se_(60)(x=0, 8, 12, 18 at%) 박막 시료를 thermal evaporation 방법에 의해 제작한 다음 직류 전기 전도도, 광 흡수도, 광 전기 전도도를 측정하였다. X-선 회절 실험에 의해 각 시료는 비정질임이 확인되었다. 직류 전기 전도도는 173K에서 423K의 온도 범위에서, σ=σ_(0)exp(-ΔE/KT)에 따르는 band 전도가 지배적이며, 그 값은 1.0×10^(-7)(Ω^(-l)㎝^(-1))∼2.1×10^(0)(Ω^(-l)㎝^(-1))로 나타난다. Ge_(32)Sb_(8)Se_(60) 시료가 가장 높은 직류 전기 전도도를 보인다. pre-exponential factor σ_(0)는 7(Ω^(-l)㎝^(-1))∼12(Ω^(-l)㎝^(-1))의 범위내에 있으며, 이 값은 비정질 반도체의 σ_(0)영역내에 속한다. 각 시료의 활성화 에너지 ΔEa는 0.29eV∼0.67eV이며, Ge_(32)Sb_(8)Se_(60)시료가 가장 낮은 활성화 에너지를 보인다. 이로서 활성화 에너지가 낮을수록 전도가 잘 일어남을 알 수 있다. 광학적 에너지 갭은 0.77eV∼1.13eV이며, 광학적 에너지 갭과 활성화 에너지의 차는, 조성비에 관계 없이 0.45eV∼0.48eV로서 거의 일정하다. 광 전기 전도도는 8.29×10^(-4)(Ω^(-l)㎝^(-1))∼2.76×10^(-1)(Ω^(-l)㎝^(-1))이며, Ge_(32)Sb_(8)Se_(60) 시료가 가장 높은 광 전기 전도도를 보인다. 이로서, Ge_(32)Sb_(8)Se_(60) 시료가 가장 많은 D결함을 가짐을 알 수 있다.