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【24h】

ZnSnN2: Growth and characterization of an earth abundant element material with order dependent properties.

机译：ZnSnN2：具有阶数依赖特性的富含地球的元素材料的生长和表征。

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摘要

Materials with a direct tunable bandgap in the range of 1.0 to 2.0 eV offer potential as next generation materials for energy generation application. Many of these materials, however, contain expensive and rare elements, such as indium and gallium, motivating efforts to identify alternative materials composed of earth abundant elements. ZnSnN2, a relatively unexplored member of the family of ZnIVN2 semiconductors is one such compound.;In this work, samples of ZnSnN2 were prepared epitaxially by the plasma-assisted molecular beam epitaxy (MBE) technique, which is capable of producing high quality crystalline thin films with device quality electronic properties. Films were characterized using electron microscopy, x-ray and electron diffraction, x-ray photoelectron techniques and optical absorption. While predicted to have an orthorhombic structure with a bandgap of 2.0 eV, our results indicate that a wurtzite structure with narrow bandgap energy is also possible. This is due to the effects of disorder in the Zn and Sn cation sublattice, a conclusion supported by detailed comparison to density functional theory prediction. Consequently this behavior may offer a valuable material property tuning parameter that can be adjusted through sample growth, obviating the need for traditional alloying approaches.
机译：带隙直接可调范围在1.0到2.0 eV之间的材料具有作为能源应用的下一代材料的潜力。然而，这些材料中的许多都包含昂贵和稀有元素，例如铟和镓，从而促使人们努力寻找由富含地球的元素组成的替代材料。 ZnSnN2是ZnIVN2半导体家族中一个相对未开发的成员;在这项工作中，通过等离子辅助分子束外延（MBE）技术外延制备了ZnSnN2样品，该技术能够生产高质量的晶体薄具有器件质量电子特性的薄膜。使用电子显微镜，X射线和电子衍射，X射线光电子技术和光学吸收对薄膜进行表征。虽然预测具有带隙为2.0 eV的正交晶体结构，但我们的结果表明，带隙能较窄的纤锌矿结构也是可能的。这归因于Zn和Sn阳离子亚晶格中无序的影响，这一结论得到了与密度泛函理论预测的详细比较的支持。因此，这种行为可以提供有价值的材料特性调整参数，该参数可以通过样品生长进行调整，从而无需传统的合金方法。

著录项

  • 作者

    Feldberg, Nathaniel.;

  • 作者单位

    State University of New York at Buffalo.;

  • 授予单位 State University of New York at Buffalo.;
  • 学科 Physics.
  • 学位 Ph.D.
  • 年度 2015
  • 页码 103 p.
  • 总页数 103
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
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