Growth and optical characterization of CuInSe2 single crystal thin film for solar cell application
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참고문헌
초록
CuInSe2 단결정 박막은 수평 전기로에서 합성한 다결정을 증발원으로 하여, hot wall epitaxy(HWE) 방법으로 증발원과 기판(반절연-GaAs(100))의 온도를 각각 620∘C, 410∘C로 고정하여 단결정 박막을 성장하였다. 단결정 박막의 결정성은 광발광과 이중결정 X-선 요동곡선(DCRC)으로 연구하였다. CuInSe2 단결정 박막의 운반자 농도와 이동도는 van der Pauw 방법으로 측정되었다. 또한 CuInSe2 단결정 박막의 C축에 수직하게 빛을 쬐었을 때 측정되여진 단파장대의 광전류 봉우리 갈라짐으로부터 결정장 갈라짐 ΔCr과 스핀 궤도 갈라짐 ΔSo(spin orbit splitting) 값을 구하였다. 광발광 측정으로부터 고품질의 결정에서 볼 수 있는 free exciton(Ex)와 매우 강한 세기의 중성 받게 bound exciton(A∘, X) 피크가 관찰되었다. 이때 중성 받게 bound exciton의 반치폭과 결합 에너지는 각각 7meV와 5.9meV였다. 또한 Haynes nile에 의해 구한 불순물의 활성화 에너지는 59meV였다.
Abstract
The stochiometric mix of evaporating materials for the CuInSe2single crystal thin films was prepared from horizontal furnace. To obtain the single crystal thin films, CuInSe2 compound crystal was deposited on thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate by the Hot Wall Epitaxy (HWE) system. The source and substrate temperature were 620∘C and 410∘C, respectively. The crystalline structure of single crystal thin films was investigated by the photoluminescence and double crystal X-ray diffraction (DCXD). The carrier density and mobility of CuInSe2 single crystal thin films measured from Hall effect by van der Pauw method. From the photocurrent spectrum by illumination of perpendicular light on the c-axis of the CuInSe2 single crystal thin film, we have found that the values of spin orbit splitting ΔSo and the crystal field splitting ΔCr. From the photoluminescence measurement on CuInSe2 single crystal thin film, we observed free exciton (Ex) existing only high quality crystal and neutral bound exciton (A∘, X) having very strong peak intensity. Then, the full-width-at-half-maximum (FWHM) and binding energy of neutral donor bound exciton were 7 meV and 5.9 meV, respectivity. By haynes rule, an activation energy of impurity was 59 meV.