ПОЛУЧЕНИЕ И РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ Cu2CdSn(SxSe1–x)4

Методом однотемпературного синтеза из элементарных компонентов синтезированы четверные полупроводниковые соединения Cu2CdSnS4, Cu2CdSnSe4 и твердые растворы Cu2CdSn(SxSe1–x)4. Рентгенографическим методом показано, что полученные поликристаллические образцы являются однофазными. Из дифракционных спектров полнопрофильным анализом по методу Ритвельда с использованием программного пакета Fullprof опре- делены параметры элементарной ячейки синтезированных соединений и твердых растворов Cu2CdSn(SxSe1–x)4. Установлено, что с ростом концентрации серы параметры элементарной ячейки плавно уменьшаются по линейному закону в соответствии с правилом Вегарда, что свидетельствует об образовании в системе Cu2CdSn(SxSe1–x)4 непрерывного ряда твердых растворов в области 0 ≤ x ≤ 1. Рассчитан параметр тетрагональных искажений кристаллической решетки исследованных соединений h. Значения h близки к единице для всех изученных составов, что свидетельствует о малых искажениях кристаллической решетки полученных образцов.

четверные полупроводники, параметры элементарной ячейки, рентгенографические исследования, твердые растворы, тетрагональные искажения

1. Thermoelectric properties of tetrahedrally bonded wide-gap stannite compounds Cu2ZnSn1–xInxSe4 / X. Y. Shi [et al.] // Appl. Phys. Lett. – 2009. – Vol. 94, № 12. – P. 122103. https://doi.org/10.1063/1.3103604

2. Cu2ZnGeSe4 Nanocrystals: Synthesis and Thermoelectric Properties / M. Ibáñez [et al.] // J. Am. Chem. Soc. – 2012. – Vol. 134, № 9. – P. 4060–4063. https://doi.org/10.1021/ja211952z

3. Beyond 11% Efficiency: Characteristics of State-of-the-Art Cu2ZnSn(S,Se)4 Solar Cells / T. K. Todorov [et al.] // Adv. Energy Mater. – 2013. – Vol. 3, № 1. – P. 34–38. https://doi.org/10.1002/aenm.201200348

4. The role of structural properties on deep defect states in Cu2ZnSnS4 studied by photoluminescence spectroscopy / M. Grossberg [et al.] // Appl. Phys. Lett. – 2012. – Vol. 101, № 10. – P. 102102–102102-4. https://doi.org/10.1063/1.4750249

5. Spectroscopic ellipsometry study of Cu2ZnGeSe4 and Cu2ZnSiSe4 poly-crystals / M. León [et al.] // Mat. Chem. Physi. – 2013. – Vol. 141, № 1. – P. 58–62. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2013.04.024

6. Thermoelectric properties of indium doped Cu2CdSnSe4 / R. Chetty, A. Bali, R.C. Mallik // Intermetallics. – 2016. – Vol. 72. – P. 17–24. https://doi.org/10.1016/j.intermet.2016.01.004

7. Кристаллографические и оптические характеристики тонких пленок твердых растворов Cu2ZnSn(SxSe1–x)4 / А. У. Шелег [и др.] // Журн. приклад. спектроскопии. – 2014. – Т. 81, № 5. – С. 704–709.

8. Получение и рентгенографические исследования твердых растворов Cu2ZnSn(SxSe1–x)4 / А. У. Шелег, В. Г. Гуртовой, В. А. Чумак // Кристаллография. – 2015. – Т. 60, № 5. – С. 826–830. https://doi.org/10.7868/s0023476115040207

9. Device Characteristics of CZTSSe Thin‐Film Solar Cells with 12.6% Efficiency / W. Wang [et al.] // Adv. Energy Mater. – 2014. — Vol. 4, № 7. – P. 36–45. https://doi.org/10.1002/aenm.201301465

10. Thermal analysis and synthesis from the melts of Cu-based quaternary compounds Cu–III–IV–VI4 and Cu2–II–IV–VI4 (II=Zn, Cd; III=Ga, In; IV=Ge, Sn; VI=Se) / H. Matsushita [et al.] // J. Crystal Growth. – 2000. – Vol. 208, № 1/4. – P. 416–422. https://doi.org/10.1016/s0022-0248(99)00468-6

11. Modification of the optoelectronic properties of Cu2CdSnS4 through low-temperature annealing / M. Pilvet [et al.] // J. Alloys and Compd. – 2017. – Vol. 723. – P. 820–825. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.06.307

12. Rodríguez-Carvajal, J. Recent developments of the program FULLPROF / J. Rodríguez-Carvajal // Commission on powder diffraction (IUCr). Newsletter. – 2001. – Vol. 26. – P. 12–19.

13. Siebentritt, S. Kesterites – a challenging material for solar cells / S. Siebentritt, S. Schorr // Progress in Photovoltaics: Research and Applications. – 2012. – Vol. 20, № 5. – P. 512–519. https://doi.org/10.1002/pip.2156

14. Structural properties and quasiparticle band structures of Cu-based quaternary semiconductors for photovoltaic applications / Y. Zhang [et al.] // J. Appl. Phys. – 2012. – Vol. 111, № 6. – P. 063709-1–063709-6. https://doi.org/10.1063/1.3696964