Propiedades físicas y cristalinas del Cd1-xZnxTe (0 ≤ x ≤ 1)

Abstract

El Cd1-xZnxTe (0 ≤ x ≤ 1) y el ZnTe son semiconductores de la familia II-VI, que se usan en forma monocristalina porque así poseen mejores propiedades estructurales y eléctricas. El CZT y el ZnTe deben poseer alta calidad cristalina y eléctrica para ser usados, el primero en detectores de rayos X y γ, y como sustratos ordenadores de películas epitaxiales aptas para la detección de la radiación IR y el segundo para la fabricación de diodos láser y emisores de luz de alta intensidad, ambos casos en el verde.En este trabajo el CZT se sintetizó por el método de Bridgman, bajo un gradiente de temperatura de 10ºC/cm a velocidades de 1,66 mm/h y 3,22 mm/h para diferentes concentraciones de Zn. Por otro lado, el ZnTe se sintetizó por transporte físico en fase vapor bajo un gradiente de temperatura de 6ºC/cm a una velocidad de6mm/día.Por medio de revelado químico y microscopía electrónica de transmisión convencional TEM y de alta resolución (HRTEM) se estudió la calidad cristalina de ambos materiales. Se observó que los lingotes de CZT tenían una densidad de dislocaciones promedio similar en todos los lingotes crecidos en ambasvelocidades y para todas las concentraciones mientras que el ZnTe mostró una menor densidad de dislocaciones. Las micrografías de TEM mostraron en todos estos materiales un orden estructural importante. Estas características indicaron que la calidad cristalina del CZT y del ZnTe era adecuada para fabricar dispositivos optoelectrónicos.También se midió la Conductividad Eléctrica, Difusividad Térmica, Calor Específico y Coeficiente Seebeck en función de la temperatura en estos materiales. Se analizó la influencia de las propiedades estructurales ensus propiedades físicas con el objeto de determinar la relación con los defectos cristalinos observados.Palabras clave: semiconductores monocristalinos II-VI, revelado químico, propiedades físicas, HRTEM, LRTEM.

Cd1-xZnxTe (0 ≤ x ≤ 1) and ZnTe are II-VI semiconductors, which are used in single crystalline structure to improve their crystalline and electrical properties. The CZT and ZnTe must possess high crystalline and electrical quality to be used, the first in x or γ-ray detectors, and as substrates for suitable epitaxial films for detecting IR radiation and the second for the manufacture of laser diodes and high intensity light emitters, both cases in the green wavelengths. In this work CZT was synthesized by the Bridgman method employing a temperature gradient of 10ºC/cm at speeds of 1.66 mm/h and 3.22 mm/h for different Zn concentrations. Meanwhile ZnTe was synthesized by physical vapor transport employing a temperature gradient of 6ºC/cm at a speed of 6 mm/day. Chemical etching and low and high transmission electron microscopy (LRTEM and HRTEM) were employed to determine the crystalline quality of all materials. It was observed that CZT ingots had an average dislocations density similar in all ingots grown in both speeds and all concentrations while the ZnTe showed a lower dislocation density. HRTEM micrographs showed in all semiconductors an important structural order. These characteristics showed that the crystalline quality of CZT and ZnTe was suitable for manufacturing optoelectronic devices. Furthermore, Electrical Conductivity, Thermal Diffusivity, Specific Heat and Seebeck Coefficient were measured as temperature function in all these materials. The influence of structural properties in physical properties was analyzed in order to determine the relationship with the observed crystal defects.