Ciencia y Tecnología: Propiedades físicas del semiconductor CuGaTe2

Espero que realmente esta información sea aprovechada por los usuarios de steemit.com para incentivar la investigación científica en esta área de la Física.

Propiedades físicas del semiconductor CuGaTe2

Es un semiconductor perteneciente a la familia I-III-VI2 y cuyo binario mixto es el ZnTe. El CuGaTe2 cristaliza en la estructura tetragonal calcopirita (siguiente figura), grupo espacial I-42d. Los parámetros de la celda unidad reportados son: a = 6.021(2) Å, c = 11.937(5) Å y c/a = 1.982(3).

Existen dos diagramas de fases del CuGaTe2 reportados en la literatura, uno por Palatnik y Belova (Figura-a) y otro por Congiu et al. (Figura b). En este último se observa que el compuesto funde incongruentemente alrededor del 50% de sus pseudobinarios (Cu2Te)-(Ga2Te3). Existen reportes de la temperatura de fusión (TF) y de transición a la fase cúbica esfalerita (TFS) que indican, en algunos casos, la fusión congruente TF experimental = 870 - 872 ºC con TFS experimental = 777 ºC, TF calculada = 823 ºC, y en otro trabajo observan fases adicionales que sugieren una fusión incongruente del compuesto.

De los estudios de la absorción óptica se ha reportado que el CuGaTe2 tiene la brecha de energía directa a temperatura ambiente entre 1.1 eV [27] y 1.36 eV, una variación significativa en comparación con otros compuestos de la misma familia.

Este compuesto presenta conductividad tipo p y algunos de sus parámetros eléctricos varían entre los siguientes rangos: resistividad = 3.15x10-2 hasta 1.3 [ohm.cm], movilidad = 16 hasta 66 [cm^2/V.seg] y concentración = 3x10^17-3x10^18 [cm^-3].

A partir de las medidas eléctricas y ópticas, Hörig et al. han reportado dos niveles aceptores EA1 = 1 meV y EA2 = 360 meV. Neumann et al. obtuvieron dos estados aceptores con energías de ionización de 140 y 450 meV. Reddy et al. reportan dos diferentes energías de activación en regiones de baja y alta temperatura de 110 y 410 meV, respectivamente.

La masa efectiva de huecos se reporta entre los valores 1.26, 1.16 a 1.45 y 1.25m0. Usando la ecuación de Kildal, Rivero et al. han estimado = 0.12m0.

Otros datos reportados sobre el CuGaTe2 son EG(293K) = 1.245 eV y EG(77K) = 1.328 eV, la temperatura de Debye varía entre 185 K, 214.5 K y 226 K, velocidad de propagación del sonido v = 2.271x10^5 cm/seg, coeficiente Seebeck S(300K) de 350 microV/K y 175 microV/K, conductividad térmica K(300K) de 130 mW/cm.K y 5.4 W/K.m, módulo de Bulk B0 = 48.50 GPa, el coeficiente de variación de la brecha con la temperatura y la presión dEG/dT = -4.0x10^-4 eV/K y dEG/dP = 6.30 meV/Kbar.

Hasta ahora sólo he presentado las propiedades físicas de dos semiconductores ternarios cuya síntesis es relativamente fácil, pero en general son difíciles de obtener con la composición estequiométrica ideal que evitaría la aparición de defectos intrínsecos como vacancias y sustitucionales.

Recordemos que en este caso, estamos mezclando tres elementos de la tabla periódica y eso contribuye a la aparición de defectos y, la mejor parte, es que da espacio a la formulación de temas y líneas de investigación sobre la Física del Estado Sólido.