Películas delgadas de Cd1-xZnxTe fueron crecidas en substratos de vidrio utilizando la técnica transporte de vapor en espacio reducido combinada con evaporación libre (CSVT-FE, por sus siglas en ingles) usando la coevaporación de CdTe y ZnTe. La incorporación del Zn fue controlada por medio de la temperatura de la fuente de ZnTe. La composición de las películas fue determinada por medio de la espectroscopia de energía dispersiva de rayos-x y la difracción de rayos-x fue utilizada para evaluar la transición estructural del CdTe a ZnTe. Mediante espectroscopia de transmisión a temperatura ambiente se determino el ancho de la banda prohibida de la aleación. El parámetro de red y el ancho de energía prohibida de las muestras muestran una variación asociada con el cambio en la concentración de Zn.
1. Introducción
El sistema Cd1-xZnxTe es de interés debido a que el CdTe y ZnTe forman una solución sólida a través de toda la composición, y pueden ser impurificadas tipo p. El ancho de energía prohibida de este material puede ser variado desde 1.5 eV, que corresponde al CdTe, hasta 2.3 eV, que corresponde al ZnTe, controlando la composición de la aleación. La estructura cristalina del CdTe y del ZnTe son ambas del tipo zincblenda, por lo que se espera que la incorporación de Zn en CdTe no estará impedida por factores estructurales. En particular las películas delgadas de CdxZn1-xTe son de mucho interés debido a sus aplicaciones en celdas solares de alta eficiencia y detectores de radiación gamma . Este material ha sido crecido en todo el rango por técnicas costosas, tales como Epitaxia de haces moleculares (MBE, por sus siglas en ingles), y deposito químico de metalorgánicos al vacío (MOCVD, por sus siglas en ingles). Utilizando técnicas baratas, tales como transporte de vapor en espacio cerrado (CSVT, por sus siglas en ingles) y Epitaxia de paredes calientes (HWE, por sus siglas en ingles), se han crecido películas de Cd1- xZnxTe, en algunos rangos, a partir de la evaporación decristales de Cd1-xZnxTe crecidos por el método de Bridghma. La técnica transporte de vapor en espacio reducido combinada con evaporación libre (CSVTFE por sus siglas en ingles) es un método conveniente para el crecimiento de materiales ternarios debido a que es posible controlar las temperaturas de diferentes compuestosseparadamente, con el objetivo de tener muestras con diferente estequiometria. Es una técnica barata, ya que puede operarse a presión atmosférica bajo un gas inerte y usa temperaturas moderadas; su operación es simple, y las películas obtenidas son compactas. En este trabajo reportamos el crecimiento de películas delgadas de Cd1-xZnxTe, para 0<x<1, utilizando la técnica CSVT-FE , usando como parámetros de crecimiento las temperaturas de las fuentes de los materiales coevaporados. Estas películas son obtenidas por primera vez en todo el rango utilizando una técnica barata y en una sola etapa de crecimiento. Las muestras se caracterizaron estructuralmente utilizando difracción de rayos X. La composición química mediante espectroscopia de energía dispersiva de rayos-x (EDAX, por sus siglas en ingles) y las propiedades electrónicas mediante espectroscopia de Superficies y Vacío 15, 9-12, diciembre de 2002 Sociedad Mexicana de Ciencia de Superficies y de Vacío 10 transmisión. Los resultados confirman la obtención de la solución sólida.
2. Detalles experimentales
Las películas fueron crecidas en un sistema de evaporación al vacío evacuado por una bomba difusora con una trampa de nitrógeno líquido, capaz de obtener una presión final de 10-6 Torr. La presión en la cámara de crecimiento durante la evaporación fue mantenida por debajo de 10-5 Torr. Los materiales utilizados en la coevaporación fueron CdTe polvo 99.99 % at. Y nTe 99.999 % at. Marca Balzers. Como substratos fueron utilizados substratos de vidrio Corning 7059, los cuales están libres de sodio. La fuente del CdTe fue mantenida a 500°C durante el proceso de crecimiento, mientras la fuente de ZnTe fue variada entre 500°C y 700°C, in incrementos de 50°C, con el objetivo de tener diferentes concentraciones de Zn. Adicionalmente se creció una película de CdTe y una de ZnTe. Para todas las composiciones se mantuvo la temperatura del substrato fija a 400°C y el tiempo de crecimiento en 10 minutos. Las concentraciones de los elementos fueron determinadas usando EDAX, usando un microscopio electrónico de barrido JEOL 6300. Las mediciones de difracción de rayos-X fueron realizadas en un difractómetro Rigaku Geigerflex con un ánodo de cobre. Las mediciones de transmisión fueron realizadas en un espectrofotómetro marca Perkin Elmer modelo Lambda 40. Las mediciones de composición de los elementos fueron realizadas en diferentes puntos, indicando la misma composición con una variación de 1 % at.; asimismo las mediciones ópticas mostraron completa reproducibilidad en los espectros obtenidos en diferentes regiones de la muestra.
Morales R. Karelis
CI 18089995
EES secc2
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