Новые функциональные материалы для тонкопленочных преобразователей излучения в электричество на основемногокомпонентных халькогенидов

Проект направлен на исследование новых материалов для перспективных технологий фото- и бетавольтаики, изучение их электронной структуры, оптических и электронных свойств, радиационной стойкости. Предлагается синтезировать и изучить материалы на основе полупроводниковых соединений CuInSe2, CuInS2, CuGaSe2, их твердых растворов CuInGaSe2 (CIGS) и близких к халькопириту структур - кестеритов Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTS) и Cu2ZnS3 с целью получения высококачественных элементов солнечных батарей. Информацию об электронной структуре, природе дефектов планируется получить с помощью спектроскопических исследований совершенных материалов с низкими концентрациями дефектов, в том числе после облучения быстрыми (МэВ) электронами кристаллов, в оптических спектрах которых присутствуют узкие линии свободных и связанных экситонов. Облучение при низких температурах, и исследование их in-situ позволит получить информацию о ростовых и радиационных дефектах, а также механизмах дефектообразования и радиационной стойкости халькопиритных соединений. Будет проведен анализ диамагнитных экситонов в спектрах магнито-пропускания и магнито-отражения для сильных полей, который позволит экспериментально определить анизотропию зоны проводимости и ее «непараболличность». Теоретическая часть работы заключается в выполнении первопринципных расчетов свойств материалов, интерпретации экситонных оптических и фотоэмиссионных спектров, с целью установить параметры электронной структуры и природу дефектов. В качестве альтернативы фотовольтаике на основе CIGS-, CZTS- материалов предлагается оценить принципиальную возможность для применения халькопиритных соединений для бетавольтаики.