Structural, electrical, and optical properties of thermally evaporated amorphous gexte1–x films

Abstract

Electronmicroscopy, amorphous → crystalline transformation kinetics, electrical resistivity and its temperature and frequency dependence, thermoelectric power (TEP), and optical absorption have been studied in thermally evaporated amorphous GexTe1–x films. The addition of Te to Ge appears to decrease appreciably the density of voids and associated dangling bonds. Further, the addition of Te increases both the activation energy of conduction at all temperatures and the optical gap. The TEP is positive at all temperatures and varies as the inverse of temperature for large (x < 0.4) concentrations of Te. The various properties of amorphous GexTe1–x films are understandable in terms of changes in the void structure and formation of random bounds between Ge and Te atoms. The continuous change in the various physical properties with composition together with the structural data published in the literature suggest that amorphous GexTe1–x films are a random mixture of Ge and Te atoms. There is no clear evidence of the existence of any amorphous compound at any composition, particularly at the compositions Ge0.5Te0.5 and Ge0.33Te0.67. An thermisch aufgedampften, amorphen GexTe1–x-Schichten wurden elektronenmikroskopische Untersuchungen und Untersuchungen der Kinetik des Übergangs amorph-kristallin, des elektrischen Widerstands und seiner Temperatur- und Frequenzabhängigkeit, der Thermospannung (TEP) und der optischen Absorption durchgeführt. Die Zugabe von Te zu Ge scheint die Dichte der Leerstellen und der damit verbundenen freien Bindungen zu erniedrigen. Zusätzlich erhöht die Zugabe von Te sowohl die Aktivierungsenergie der Leitfähigkeit bei allen Temperaturen, als auch die optische Bandlücke. Die Thermospannung ist für alle Temperaturen positiv und variiert umgekehrt proportional zur Temperatur für große (x < 0,4) Te-Konzentrationen. Die verschiedenen Eigenschaften von amorphen GexTe1–x-Schichten lassen sich mit den Änderungen der Struktur der Leerplätze und der Bildung von statistisch verteilten Bindungen zwischen Ge- und Te-Atomen erklären. Die kontinuierliche Änderung der verschiedenen physikalischen Eigenschaften mit der Zusammensetzung weisen zusammen mit den in der Literatur veröffentlichten Strukturdaten darauf hin, daß amorphe GexTe1–x-Schichten eine statistisch verteilte Mischung von Ge- und Te-Atomen sind. Es besteht kein klarer Hinweis auf die Existenz irgendeiner amorphen Verbindung für eine bestimmte Zusammensetzung, speziell für die Zusammensetzungen Ge0,5T0,5 und Ge0,33Te0,67.