(46-3) 08 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Структурные и оптические характеристики тонких пленок CdTe в видимом и инфракрасном диапазонах
В.В. Подлипнов 1,2, Д.А. Быков 1,2, Д.В. Нестеренко 1,2

1 ИСОИ РАН – филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН,
443001, Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 151;
2 Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва,
443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, д. 34

 PDF, 2060 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1042

Страницы: 415-421.

Аннотация:
Проведено исследование характеристик тонких плёнок CdTe, сформированных методом термовакуумного испарения из гранул CdTe на нагретые подложки. Структурные свойства CdTe были изучены с помощью растровой электронной микроскопии, рамановской спектроскопии. Исследование оптических свойств проводилось методом эллипсометрии, фурье-спектроскопии. Выявлены области низкого поглощения изготовленных плёнок в инфракрасном диапазоне. Для проверки возможности применения плёнок в сенсорике было проведено исследование структур металл/диэлектрик/диэлектрик на основе волноводного слоя CdTe для сред на основе воды, этанола и изопропанола, заключенных между плёнками CdTe и золота. В спектрах отражения этих структур наблюдаются резонансы в диапазонах длин волн, соответствующих локальным максимумам поглощения материалов. Выявлена зависимость положения резонансов в спектрах отражения от значений коэффициента поглощения растворителей. Полученные результаты могут быть использованы для разработки устройств фотоники инфракрасного диапазона.

Ключевые слова:
нанофотоника, металло-диэлектрические структуры, резонансы, сенсорика, тонкие пленки CdTe, халькогенидные стеклообразные полупроводники, спектроскопия.

Благодарности
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках выполнения работ по Государственному заданию ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН (соглашение № 007-ГЗ/Ч3363/26; разделы 2.1, 2.2) и Российского фонда фундаментальных исследований (грант 18-29-20006; разделы 1 и 2.3).

Цитирование:
Подлипнов, В.В. Структурные и оптические характеристики тонких пленок CdTe в видимом и инфракрасном диапазонах / В.В. Подлипнов, Д.А. Быков, Д.В. Нестеренко // Компьютерная оптика. – 2022. – Т. 46, № 3. – С. 415-421. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1042.

Citation:
Podlipnov VV, Bykov DA, Nesterenko DV. Structural and optical properties of thin CdTe films in the visible and infrared regions. Computer Optics 2022; 46(3): 415-421. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1042.

References:
  1. Homola J, Yee SS, Gauglitz G. Surface plasmon resonance sensors. Sens Actuators B Chem 1999; 54(1-2): 3-15.
  2. Sokolov VI, Marusin NV, Panchenko VYa, Savel’ev AG, Seminogov VN, Haidukov EV. Determination of refractive index, extinction coefficient and thickness of thin films by the method of waveguide mode excitation. Quantum Electron 2013; 43(12):1149-1153.
  3. Luk'yanchuk B, Zheludev NI, Maier SA, Halas NJ, Nordlander P, Giessen H, Chong CT. The Fano resonance in plasmonic nanostructures and metamaterials. Nat Mater 2010; 9(9): 707.
  4. Hayashi S, Nesterenko DV, Sekkat Z. Waveguide-coupled surface plasmon resonance sensor structures: Fano lineshape engineering for ultrahigh-resolution sensing. J Phys D 2015; 48: 325303. DOI: 10.1088/0022-3727/48/32/325303.
  5. Nesterenko DV, Hayashi S, Sekkat Z. Extremely narrow resonances, giant sensitivity and field enhancement in low-loss waveguide sensors. J Opt 2016; 18(6): 065004. DOI: 10.1088/2040-8978/18/6/065004.
  6. Wu C, Khanikaev AB, Adato R, Arju N, Yanik AA, Altug H, Shvets G. Fano-resonant asymmetric metamaterials for ultrasensitive spectroscopy and identification of molecular monolayers. Nat Mater 2012; 11(1): 69-75.
  7. Ferekides CS, Marinskiy D, Viswanathan V, Tetali B, Palekis V, Selvaraj P, Morel DL. High efficiency CSS CdTe solar cells. Thin Solid Films 2000; 361: 520-526.
  8. Norton P. HgCdTe infrared detectors. Opto-Electron Rev 2002; 10(3): 159.
  9. Günter P, Huignard JP. Photorefractive materials and their applications 2: Materials. New York:  Springer Science+Business Media LLC; 2007.
  10. Zaveryukhin BN, Mirsagatov ShA, Zaveryukhina NN, Volodarskii VV, Zaveryukhina EB. Cadmium telluride thin-film detectors of nuclear radiation. Tech Phys Lett 2003; 29(11): 959-962.
  11. Moutinho HR, Hasoon FS, Abulfotuh F, Kazmerski LL. Investigation of polycrystalline CdTe thin films deposited by physical vapor deposition, close-spaced sublimation, and sputtering. J Vac Sci Technol A 1995; 13(6): 2877-2883.
  12. Chander S, Dhaka MS. Physical properties of vacuum evaporated CdTe thin films with post-deposition thermal annealing. Physica E Low Dimens Syst Nanostruct 2015; 73: 35-39.
  13. Moutinho HR, Al-Jassim MM, Levi DH, Dippo PC, Kazmerski LL. Effects of CdCl2 treatment on the recrystallization and electro-optical properties of CdTe thin films. J Vac Sci Technol A 1998; 16(3): 1251-1257.
  14. Treharne RE, Seymour-Pierce A, Durose K, Hutchings K, Roncallo S, Lane D. Optical design and fabrication of fully sputtered CdTe/CdS solar cells. J Phys Conf Ser 2011; 286: 012038.
  15. Sathyamoorthy R, Narayandass SK, Mangalaraj D. Effect of substrate temperature on the structure and optical properties of CdTe thin film. Sol Energy Mater Sol Cells 2003; 76(3): 339-346.
  16. Milla MJ, Barho F, González-Posada F, Cerutti L, Charlot B, Bomers M, Neubrech F, Tournie E, Taliercio T. Surface-enhanced infrared absorption with si-doped InAsSb/GaSb nano-antennas. Opt Express 2017; 25: 26651-26661.
  17. Barho FB, Gonzalez-Posada F, Milla M.-J, Bomers M, Cerutti L, Tournie E, Taliercio T, Highly doped semiconductor plasmonic nanoantenna arrays for polarization selective broadband surface-enhanced infrared absorption spectroscopy of vanillin. Nanophotonics 2017; 7: 507-516.
  18. Kazanskiy NL, Kolpakov VA, Krichevskiy SV, Podlipnov VV. Simulations of dynamic resistive evaporation in a vacuum. Tech Phys 2017; 62(10): 1490-1495. DOI: 10.1134/S1063784217100140.
  19. Belas EM, Bugar RG, Franc J, Moravec P, Hlidek P, Höschl P. Reduction of inclusions in (CdZn) Te and CdTe: In single crystals by post-growth annealing. J Electron Mater 2008; 37(9): 1212-1218.
  20. Artamonov VV, Baidullaeva A, Vlasenko AI, Vuichik NV, Lytvyn OS, Mozol’ PE, Strel’chuk VV. Atomic-force microscopy and Raman scattering studies of laser-induced structural disordering on the p-CdTe surface. Phys Solid State 2004; 46(8): 1533-1537.
  21. Brus VV, Solovan MN, Maistruk EV, Kozyarskii IP, Maryanchuk PD, Ulyanytsky KS, Rappich J. Specific features of the optical and electrical properties of polycrystalline CdTe films grown by the thermal evaporation method. Phys Solid State 2014; 56(10): 1947-1951.
  22. Vinogradov VS, Karczewski G, Kucherenko IV, Mel’nik NN, Fernandez P. Raman spectra of structures with CdTe-, ZnTe- and CdSe-Based quantum dots and their relation to the fabrication technology. Phys Solid State 2008; 50(1): 164-167.
  23. Amirtharaj PM, Pollack FH. Raman scattering study of the properties and removal of excess Te on CdTe surfaces. Appl Phys Lett 1984; 45(7): 789-791.
  24. Brajesh K, Rai HD, Bist RS, Katiyar K-T, Chen A, Burger J. Controlled micro oxidation of CdTe surface by laser irradiation: а micro-spectroscopic study. Appl Phys 1996; 80: 477-481.
  25. Fabry C, Pérot A. Théorie et applications d’une nouvelle méthode de spectroscopie interférentielle. Ann de Chim et de Phys 1899; 16(7): 115-144.
  26. Song GH. Mathematical modeling of Fabry–Perot resonators: I. Complex-variable analysis by uniformly convergent partial-fraction expansion. J Opt Soc Am A 2014; 31(2): 404-410.
  27. Ismail N, Kores CC, Geskus D, Pollnau M. Fabry-Pérot resonator: spectral line shapes, generic and related Airy distributions, linewidths, finesses, and performance at low or frequency dependent reflectivity. Opt Express 2016; 24(15): 16366-16389.
  28. Nesterenko DV, Sekkat Z. Resolution estimation of the Au, Ag, Cu, and Al single and double layer surface plasmon sensors in the ultraviolet, visible, and infrared regions. Plasmonics 2013; 8(4): 1585-1595. DOI: 10.1007/s11468-013-9575-1.
  29. Nesterenko DV, Pavelkin RA, Hayashi S. Estimation of resonance characteristics of single-layer surface-plasmon sensors in liquid solutions using Fano’s approximation in the visible and infrared regions. Computer Optics 2019; 43(4): 596-604. DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-4-596-604.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: journal@computeroptics.ru; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20