Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Apr 2004)
Análisis de las dependencias composicionales de las propiedades opticas de láminas semiconductoras amorfas del sistema As-S-Se
Abstract
Amorphous As40S60-xSex (x = 0, 20, 30, 40 and 60 at. %) films have been prepared by vacuum thermal evaporation. Values for the refractive index and the absorption coefficient of these films have been determined from their transmission spectra, measured at normal incidence, in the spectral range from 400 to 2200 nm. It has been found that the refractive index of the samples increases with increasing Se content, over the entire spectral range. This behaviour can be explained, according to the Lorentz-Lorenz relationship, by the increased polarizability of the larger Se atoms, in comparison with S atoms. The values of the As effective coordination number, Nc, have been estimated from the analysis of the dispersion of the refractive index, in terms of a model based on the single-oscillator formula. The increase in Nc with increasing Se content, from around 3.0 to 3.4, which has been inferred from this analysis, suggests an increase in the structural compactness of the films when substituting S by Se. This conclusion is supported by the decrease observed in the intensity of the first sharp diffraction peak, in the X-ray patterns. Finally, it has been found a decrease in the optical bandgap with increasing Se content, from 2.38 to 1.79 eV, which can be plausibly explained considering the lower bonding energy of As-Se bonds compared with that of As-S bonds.<br><br>Se han preparado láminas semiconductoras amorfas de composiciones químicas As40S60-xSex (con x = 0, 20, 30, 40 y 60 % at.), mediante la técnica de evaporación térmica en vacío. Los valores del índice de refracción y del coeficiente de absorción de estas láminas, se determinaron a partir de los espectros de transmisión óptica, obtenidos en incidencia normal, en el intervalo espectral comprendido entre 400 y 2200 nm. Se ha encontrado un aumento en los valores del índice de refracción con el contenido de Se, dentro del intervalo espectral en estudio. El análisis de la dependencia composicional de esta constante óptica, haciendo uso de la relación de Lorentz-Lorenz, sugiere que este aumento se debe a la mayor polarizabilidad de los átomos de Se, relacionada con su mayor tamaño, en comparación con los átomos de S. Los valores del número de coordinación efectivo del As, se han estimado a partir del análisis de la dispersión del índice de refracción, sobre la base de un modelo basado en la fórmula del oscilador unidimensional. Los resultados revelan un aumento de este parámetro estructural con el contenido de Se, desde aproximadamente 3.0 hasta 3.4, lo que sugiere que la sustitución de S por Se favorece la compactación de la estructura. Estos resultados son consistentes con las medidas de difracción de rayos X realizadas sobre las muestras, en las que se observa una disminución en la intensidad del pre-pico de difracción. Finalmente, se ha encontrado que el gap óptico disminuye con el contenido de Se, desde 2.38 hasta 1.79 eV, lo que puede explicarse atendiendo a la menor energía de los enlaces As-Se, comparada con la de los enlaces As-S.
