I-III-VI族三元黃銅礦(Chalcopyrite)半導體在非線性光學及光電元件上具有極大 潛力,而其中又以二硫化銅銦(CulnS2)為本文所研究的重點,因其非常適合用來當 做太陽電池。 CulnS2直接能隙為1.53電子伏特,在不需摻雜的情形下即可由控制在銅和硫中退火 (anealed) 來得到良好的n 型和p 型導電態,且其太陽電池轉換效率已達到>10%, 因此近年來I-III-Vl族半導體成為被各界研究並探討的焦點。 由於三元化合物半導體本身所具有的複雜性,因此我們先建立一個系統化的理論來 探討CulnS2之化學計量組成(stoichiometry) 和光電特性之間的關係,來預測並將 CulnS2薄膜的組成偏差與光電特性聯結起來。但由於組成上的化學計量偏差所引起 的本質缺陷與複合缺陷,深深的影響了化合物半導體的光電特性,因此在應用上增 添了些許困難。 我們研究激子放射、近緣放射和寬能帶放射,同時也研究它們在缺陷化學上的相關 性( 或化學計量上的偏差 )。以缺陷化學為基礎,PL的頻譜與與組成偏差的變化有 極為密切的相關性,也是CulnS2晶體非化學計量的一項實驗證明。 主宰缺陷會造成CulnS2晶體的近緣放射和寬能帶放射,且能夠被鑑定出來,並可由 自由激子放射基態的能量來計算CulnS2的能隙,我們找出並計算出在2K時其能隙為 ~1.556 eV。比較由寬能帶放射推論的游離能,激子放射也能被指出。
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