Механизм старения Убедительная корреляция в изменении C3 и Р

Механизм старения

Убедительная корреляция в изменении C3 и Р_т от таблоток CdS на поздних стадиях позволяет сделать вывод о том, что изменению величины последовательного сопротивления СЭ и обусловленное этим изменение величин I_кз и КЗ, на начальных стадиях старения происходит вследствие изменения удельного сопротивления базового материала CdS /139,156,157/.

Увеличение темнового удельного сопротивления керамических таблеток n-типа CdS на начальной стадии старения в принципе может быть обусловлено уменьшенном концентрации равновесных электронов и снижением их подвижности. Концентрация электронов будет снижаться в случае уменьшения концентрации доноров, либо увеличение концентрации акцепторов (например, адсорбированных атомов кислорода) и соответственно компенсации образца. Возрастание концентрации акцепторов может привести и к уменьшению подвижности электронов как вследствию роста числа рассеивающих центров, так и 23-за возрастания величины барьеров, если акцепторами являются адсорбированные на граница зерен атомы кислорода. Поскольку ВАХ таблеток CdS сразу же после их изготовления и по окончании пор той стадии старения описывалась законом Она (рис.3.13), то очевидно на этой стадии не происходит образования заметных барьеров, ограничивающих подвижность электронов при комнатной тeмпepaтype.
На изменение Р_т в процессе старения таблеток CdS не влияет герметизация их защитными покрытиями. Последний факт указывает на объемный характер этого процесса и на независимость его от явления адсорбции атомов кислорода. Очевидно, причиной увеличения Ат керамических таблеток CdS является снижение концентрации В работе /158/ было показано, что причиной увеличения удельного сопротивления слоев и пленок n-типа CdS на первой стадии старения являются уменьшение концентрации доноров (междоузельных атомов типа Cd ) в кристаллической решетке вследствие распада их пересыщенного твердого раствора. Выделение се междоузельных атомов из твердого раствора в CdS происходит у цен трав внутреннего гидрирования, роль которых играют преципитаты (либо отдельные атомы) различных примоосй, таких как углерод, кислород и др. Пересыщенный твердый раствор донорных дефектов и корамических таблетках CdS образуется в процесса спеканий спрессованных таблеток при 900 – 950С и последующего быстрого охлаждения.
Для подтверждения того, что старение СЭ Cu_2-x Си S-CdS для начальной стадии обусловлено распадом пересыщенного твердого раствора донорных дефектов, определялась энергия актизации процесса старания СЭ и таблеток CdS . Экспериментально обнаружено, что изменение проводимости керамических таблеток CdS в процессе старения описывается следующими соотношениями

где - величина проводимости таблеток в момент времени при t = . При этом постоянная времени процесса снижения проводимости.

где - энергия активации этого процесса.
Из начального условия t = 0 получаем
= А.
Тогда по зависимости
= ( exp(- ,
измеренной при различных температурах старения керамических таблегок, можно определить постоянную времени С, а затем величину энергии активации процесса старения .
На рис.3.14 а изображено типичное измененно величиш о(t) керамических таблеток, процесс старения которых происходил при различных температурах. Для определения энергии активации процесса старения исследовали на партиях на 5-10 пт. образцов при температурах 20,40 и 60ºС. Среднее значение постоянной для соответствующих темпиратур проставлено на рис.3.14 б. Величина энергии Ea , определенной из наклона зависимости, показанной на рис. (3.14) оказалась равной 0,41 эВ. Совпадение энергии активации процесса старения СЭ и таблеток CdS с энергией активации диффузии междоузельных атомов Cd, ( Ea ≈ Ed ≈ 0,4 aB /159/) позволяет утверждать, что и в исследованных образцах подвижными донор ними дефектами являются междоузельнно aтouu Cd. Следовательно, з основе начальной стадии старения СЭ, Не подвергнутых 10, полит процесс распада пересыщенного твердого раствора междоузельних атомов о выделением их у некоторых стоков.
Термообработка СЭ и таблеток CdS изменяет характер старения на первой стадии (рис.3.II). После то наблюдается уже не возрастание при старении, а падение , СЭ и от таблеток CdS . Известно, что в процессе то Cu_2-x Си S-CdS происходит легирования CdS атомами Cu с поверхности зерен из фазы Cu_2-x Си S/160/. Это сопровождается компенсацией слоя CdS вблизи границы раздела Cu_2-x CdS, а также разрывом возможных медных закороток вдоль границ зерна, в результате чего увеличивается СЭ, I_кз и U_xx /77/ . Нави эксперименти указывают на то, что при 10, наряду с упомянутыми выше процессами, происходит такие распад пересыщенного твердого раствора донорных дефектов в базовом материале CdS . Это подтверждается возрастанием Р_т таблеток CdS T.C и СЭ после 10. Образующиеся при таком распаде выделения на стабильны, что обусловлено, очевидно, их наличие размерами (меньше критического /161/). Увеличение размеров выделении в интервале 0<с <с сопровождается ростом свободной энергии. Такие выделения будут иметь тенденцию к обратному растворению. Поэтому при комнатной темпиратура хочет происходить обратное растворение более мелких выделении и образование более крупных, т.е. процесс коэлесценции /161/. Процессу растворения мелких выделений при этом должно сопутствовать уменьшение СЭ и от таблеток CdS а образованию более крупных частиц - возрастание и от Рт. Именно такое поведение наблюдалось нами эксперементально на первой стадии старения СЭ и таблеток CdS, прошедших ТО наблюдалось нами экспериментально на первой стадии старения СЭ и таблетки CdS, прошедших ТО (рис.3.II г,д).
Известно, что исходные значения кз и КЗ СЭ Cu_2-x Си S-CdS можно восстановить, если постаревшие приборы подвергнуть длительность ( 10 ч) то при 150°с /118/. В свете развитых выше представлении это легко объяснить растворением при ТО выделений, сопровождающимся увеличением в объеме CdS концентрации доноров. Для подтверждения этого мы подвергали То контрольные образцы после пер 3ой стадии старения при 150ºС в течение 3 ч. Действительно, как показали наши исследования, наряду с увеличением Iкз и КЗ СЭ Cu_2-x Си S-CdS , при ТО происходит уменьшение Рп СЭ и от таблеток CdS (рис.3.10).
На второй стадии старения СЭ у партий, не имеющих герметизирующего его покрытия, происходит хорошо изученный процесс окисления слон Си - S , сопровождающийся снижением СЭ, I_кз и U_xx a такве изменениец спектральной зависимости U_xx , которые рассматривались в предыдущих параграфах.