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Atomic-scale structure and band-gap bowing in Cu(In,Ga)Se_2

机译：Cu（In，Ga）Se_2的原子尺度结构和带隙弯曲

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摘要

Mixed systems such as the Cu(In,Ga)Se_2 chalcopyrite semiconductor consist of different local atomic arrangements, that is, of different combinations of first-nearest-neighbor cations surrounding the Se anions. The anion position of Cu-III-VI_2 compounds is predicted to strongly influence the material band gap. We therefore used extended x-ray absorption fine structure spectroscopy to study the atornic-scale structure of Cu(In,Ga)Se_2 as a function of composition. Based on these results, the anion position was modeled for all first-nearest-neighbor configurations using a valence force-field approach. We show that the atomic-scale structure strongly depends on the kind of first-nearest-neighbor atoms. Structural relaxation of the anion occurs with respect to both (ⅰ) Cu and group III atoms and (ⅱ) In and Ga atoms. In both cases, the average anion displacement exhibits a nonlinear behavior with changing composition and thus results in two separate but significant contributions to the band gap bowing observed in Cu(In,Ga)Se_2.
机译：诸如Cu（In，Ga）Se_2黄铜矿半导体之类的混合系统由不同的局部原子排列组成，也就是说，由围绕Se阴离子的第一近邻阳离子的不同组合组成。预计Cu-III-VI_2化合物的阴离子位置会强烈影响材料的带隙。因此，我们使用扩展的X射线吸收精细结构光谱研究了Cu（In，Ga）Se_2的原子尺度结构与组成的关系。根据这些结果，使用化合价力场方法对所有第一近邻构型的阴离子位置进行建模。我们表明，原子尺度结构在很大程度上取决于最邻近原子的种类。阴离子相对于（ⅰ）Cu和III族原子以及（and）In和Ga原子均发生结构弛豫。在这两种情况下，平均阴离子位移随组成的变化均表现出非线性行为，因此对Cu（In，Ga）Se_2中的带隙弯曲产生了两个独立但重要的贡献。

著录项

  • 来源
    《Physical review》 |2012年第24期|p.245204.1-245204.7|共7页
  • 作者

    C. S. Schnohr; H. Kaemmer; C. Stephan; S. Schorr; T. Steinbach; J. Rensberg;

  • 作者单位

    Institut fuer Festkoerperphysik, Friedrich-Schiller-Universitaet Jena, Max-Wien-Platz 1, 07743 Jena, Germany;

    Institut fuer Festkoerperphysik, Friedrich-Schiller-Universitaet Jena, Max-Wien-Platz 1, 07743 Jena, Germany;

    Helmholtz-Zentrum Berlin fuer Materialien und Energie, Hahn-Meitner-Platz 1, 14109 Berlin, Germany;

    Helmholtz-Zentrum Berlin fuer Materialien und Energie, Hahn-Meitner-Platz 1, 14109 Berlin, Germany;

    Institut fuer Festkoerperphysik, Friedrich-Schiller-Universitaet Jena, Max-Wien-Platz 1, 07743 Jena, Germany;

    Institut fuer Festkoerperphysik, Friedrich-Schiller-Universitaet Jena, Max-Wien-Platz 1, 07743 Jena, Germany;

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  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    semiconductor compounds; alloys;

    机译：半导体化合物合金;

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