Characterization of p-Type CdTe Bridgman Crystals by Infrared Extinction Spectra

Abstract

Room-temperature infrared extinction spectra measured on a large number of as-grown p-CdTe crystals are decomposed into three contributions: (i) intra-valence-band absorption, (ii) absorption due to a characteristic impurity center, and (iii) scattering from Te precipitates and/or inclusions. The separation of the scattering contribution is based on calculations yielding power-law dependences on photon energy. Proportionality between the intra-valence-band absorption coefficient and the hole concentration obtained from Hall measurements is observed over nearly four orders of magnitude, giving an absorption cross-section of 2.9 × 10−16 cm2 at λ = 10 μm. The scattering coefficients are found to be correlated with the concentrations of Te particles determined by transimission infrared microscopy. The radial and axial distributions of the hole concentration and of the scattering coefficient within a vertical Bridgman grown boule are determined, and these can be explained on the basis of the growth conditions and the segregation behaviour of point defects. Infrarot-Extinktionsspektren, die bei Raumtemperatur an einer großen Zahl von unbehandelten p-CdTe-Kristallen gemessen werden, lassen sich in drei Anteile zerlegen: (i) Intra-Valenzband-Absorption, (ii) Absorption durch eine charakteristische Störstelle und (iii) Streuung an Te-Ausscheidungen bzw. -Einschlüssen. Die Separation des Streuanteils beruht auf entsprechenden Rechnungen, die Potenzgesetze für die Energieabhängigkeit liefern. Zwischen den Absorptionskoeffizienten für die Intra-Valenzband-Absorption und der Löcherkonzentration, die durch Hall-Messungen bestimmt wurde, wird Proportionalität über nahezu vier Größenordnungen beobachtet; auf dieser Grundlage ergibt sich für den entsprechenden Absorptionsquerschnitt bei λ = 10 μm der Wert 2,9 × 10−16 cm2. Die Streukoeffizienten und die infrarotmikroskopisch bestimmte Konzentration von Te-Teilchen verschiedener Proben sind miteinander korreliert. Radiale und axiale Verteilungen der Löcherkonzentration und des Streukoeffizienten in einem nach dem vertikalen Bridgman-Verfahren gezüchteten Kristall werden untersucht und können auf der Basis der Wachstumsbedingungen und des Segregationsverhaltens von Punktdefekten erklärt werden.