Phase Diagram and Optical Energy Gaps for CuInyGa1−ySe2 Alloys

Abstract

The T(y) phase diagram of the alloys CuInyGa1−ySe2, prepared by the chemical vapor deposition method, is obtained from X-ray diffraction and differential thermal analyses. It is found that in addition to the chalcopyrite structure, a zincblende In2Se3-rich phase and a zincblende Ga2Se3-rich plus liquid two-phase field, are obtained. Also it is found that the variation of the lattice parameter ratio c/a is not linear with composition but varies from 1.96 to 2.00 as y is increased from 0.0 to 0.6 and c/a being equal to 2.00 in the composition range 0.6 ⪅ y ⪅ 1.0. The energy gap values, obtained from optical absorption measurements, follow a second-order equation in y giving a downward bowing parameter of about 0.15 eV. Mittels Röntgenbeugung und differentieller Thermoanalyse wird das T(y)-Phasendiagramm von mit der CVD-Methode erhaltenen CuInyGa1−ySe2-Legierungen erhalten. Es wird zusätzlich zur Chalkopyritstruktur eine In2Se3-reiche Zinkblendephase und ein Zweiphasenfeld Ga2Se3-reiche Zinkblende plus Flüssigkeit gefunden. Es wird ebenfalls gefunden, daß die änderung des Gitterparameter-verhältnisses c/a nicht linear in der Zusammensetzung ist, sondern von 1,96 bis 2,00 variiert, wenn y von 0,0 auf 0,6 ansteigt und c/a, gleich 2,00 im Zusammensetzungsbereich von 0,6 ⪅ y ⪅ 1,0 bleibt. Die Energielückenwerte aus optischen Absorptionsmessungen folgen einer Gleichung zweiter Ordnung in y und ergeben einen nach unten gerichteten Bowingparameter von etwa 0,15 eV.