Метод численного статистического моделирования

Внимание исследователей давно привлечено к разработке преобразователей солнечной энергии, практическое применение которых не связано с загрязнением окружающей среды. Особый интерес в последнее десятилетие ученые проявляют к полупроводниковым соединениям, из которых наиболее известным в настоящее время является соединение со структурой халькопирита - CuInSe2 [33]. Его характеризуют большим коэффициентом оптического поглощения, стабильностью и высокой радиационной стойкостью.

Полупроводниковое соединение данной структуры по своим физическим свойствам (ширина запрещенной зоны и большой коэффициент оптического поглощения) удачно подходит для изготовления на его основе эффективных солнечных элементов. Регулируя концентрацию атомов индия можно, в частности, изменять величину ширины запрещенной зоны от 1,04 эВ (CuInSe2) до 2,67 эВ (InSe) [33].

Исследования стехиометрического состава соединения CukInmSen, проводят используя различные методы анализа. Спектроскопическим исследованием определяются характеристики пленок и морфология поверхности, которая зависит от соотношения Cu\In в исходном слое. Было обнаружено если соотношение Cu\In > 1,2 образуется соединение CuInSe2 со структурой халькоперита, содержащие следов фазы CuхSe. А в обогащенных индием пленках (Cu\In > 0,69) кроме фазы CuInSe2 выявляется In2Se незначительной концентрации. Слои CuInSe2 с CuIn = (0,83-1,04) являются однофазными и имеют структуру халькоперита [34]. Этот метод обладает чрезвычайно высокой чувствительностью, но как аналитический метод используются, в основном, для количественного определения состава поверхностных слоев. Относительные и абсолютные пределы обнаружения элементов составляют (10-1 - 10-3) % и (10-12 - 10-16) г.

Методика определения элементарного состава соединения CukInmSen проводится с использованием рентгеноспектрального анализа и сканирующей оже-электронной спектроскопии [35]. Результаты показали стехиометрический состав со следующим соотношением элементов: (Cu 25%), (In 25%), (Se 50%). Облучение электронами с энергией 5 МэВ проводилось на линейном ускорителе при температурах менее 50 С. Спектры фотолюминесценции регистрировались при температуре 4,2 К с использованием дифракционного монохроматора МДР-23У. Источником света служила ксеноновая лампа сверхвысокого давления мощностью 1000 Вт (ДКСЭЛ-1000) с набором светофильтров, обеспечивающих возбуждение носителей заряда в образцах световым потоком в спектральной области (0,3–0,9) мкм. К сожалению, аналитические характеристики метода не были указаны авторами статьи.

Так же с помощью рентгеноспектрального анализа в работе [36] на установке Cameca SX 100 был определен состав исследуемого соединения, содержание элементов соответствует формуле Cu: In: Se = 1:5:8. Это тройное соединение относят к классу дефектных медь - дефицитных полупроводников типа АIВIIImСVIn, которые являются перспективными материалами для изготовления солнечных элементов. Относительная ошибка определения элементов не превышает 5%. Аналитические возможности метода и такая характеристика как чувствительность по сравнению со многими другими методами невысоки. К недостаткам данного метода можно отнести наличие дорогостоящей аппаратуры и длительность анализа, а так же необходимость работы с твердыми образцами больших масс.

Оптические свойства пленок CuInSe2 в зависимости от состава оценивают методом электронной фотолюминесценции. Предложенный в работе [37] метод позволяет по спектру свечения обнаружить и идентифицировать вещество или группу веществ, обладает высокой чувствительностью, узким пределом обнаружения.