Кашуба А. І. Трансформація електронного та фононного енергетичного спектру в тонкоплівкових матеріалах групи АІІВ VI.

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора наук

Державний реєстраційний номер

0524U000136

Здобувач

Спеціальність

  • 01.04.18 - Фізика і хімія поверхні

21-05-2024

Спеціалізована вчена рада

Д 20.051.06

Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника

Анотація

Об’єктом дослідження є процеси осадження тонких напівпровідникових плівок твердих розчинів заміщення сполук групи AIIB VI (CdTe1-xSex , CdSe1-xSx , Cd1-xMnxTe і легованих плівок оксиду цинку) та трансформація їх оптичних властивостей та електронних параметрів залежно від компонентного складу. У дисертаційній роботі розв‘язується актуальна задача з напівпровідникового матеріалознавства, фізики і технології поверхні, яка стосується синтезу, модифікації та оптико-електронних досліджень тонкоплівкових матеріалів з метою їхнього використання у сонячних елементах та сенсорах. Структурні, оптичні, фононні та електронні властивості тонких плівок матеріалів групи AIIB VI залежить від методу осадження, легуючої домішки чи заміщуючої компоненти. В залежності від методу осадження тонкі плівки халькогенідів кадмію (CdSe, CdS) можуть кристалізуватись в кубічній та гексагональній структурі. Проведення легування, або заміщення в даних сполуках (CdTe1-xSex , CdSe1-xSx , Cd1-xMnxTe) призводить до формування тонких плівок різної кристалічної структури, що залежить від методу осадження та вмісту заміщуючої компоненти. Враховуючи, що в якості активного шару сонячного елементу бажана лише кубічна структура поглинаючого шару, яка є фотоактивною та може перетворювати світло у фотострум, постає перша проблематика яка розглядається в роботі. А саме, осадження тонких плівок CdTe1-xSex та Cd1-xMnxTe кристалізованих в кубічній структурі. Іншою проблематикою, яка виникає в сонячних елементах є неузгодженість ґраток між шарами CdTe і CdS. Дана неузгодженість призводить до виникнення фотоструму, який негативно впливає на роботу та ефективність сонячного елемента. У результаті виникає проблематика зменшення даної неузгодженості ґраток між поглинаючим 3 шаром та емітером. Дану проблему можливо вирішити шляхом використання в якості поглинаючого шару CdTe1-xSex , а в якості емітера – CdSe1-xSx.

Публікації

1. Refractive index and optical dielectric function of CdTe0.9Se0.1 thin film obtained by quasi close-space sublimation method / A. Kashuba, H. Ilchuk, I. Semkiv, I. Kuno, N. Pokladok, N. Ukrainets // Functional Materials. 2023. Vol. 30, № 3. P. 332–337. DOI: https://doi.org/10.15407/fm30.03.332 Особистий внесок здобувача: постановка задачі, встановлення спектральної залежності показника заломлення та аналіз отриманих результатів.

2. Ab initio studies of elastic properties of the cubic solid-state CdTe1-xSex solutions / А.І. Кашуба // J. Phys. Stud. 2023. Vol. 27, № 2. P. 2601(7). DOI: https://doi.org/10.30970/jps.27.2601 .

3. Influence of metal atom substitution on the electronic and optical properties of solidstate Cd0.75X0.25Te (X= Cu, Ag and Au) solutions/ A.I. Kashuba // Physics and Chemistry of Solid State. 2023. Vol. 24, № 1. P. 92–101. DOI: https://doi.org/10.15330/pcss.24.1.92-101.

4. Ab initio studies of elastic properties of CdSe1–xSx solid state solution / I.V. Semkiv, A.I. Kashuba, H.A. Ilchuk, B. Andriyevsky, N.Yu. Kashuba, M.V. Solovyov // Journal of Nano- and Electronic Physics. 2023. Vol. 15, № 2. P. 02014(7). DOI: https://doi.org/10.21272/jnep.15(2).02014 Особистий внесок здобувача: постановка задачі, розрахунок концентраційної залежності пружних модулів та проведення їхнього аналізу.

5. Optical properties of CdSe thin films with different thicknesses obtained by the method of high-frequency magnetron sputtering/ A.I. Kashuba, H.A. Ilchuk, I.V. Semkiv, 15 B. Andriyevsky, Y.M. Storozhuk, R.Y. Petrus // Romanian Journal of Physics. 2023. Vol. 68, № 5–6. P. 204(17). Особистий внесок здобувача: проведення експерименту з вимірювання спектрів пропускання та відбивання, осадження плівок, а також інтерпретація одержаних результатів.

6. Ab initio studies of the gas adsorption on the surface CdSe1–xSx ultra-thin films/ A.I. Kashuba, I.V. Semkiv, B. Andriyevsky, H.A. Ilchuk, N.Y. Kashuba // Applied Nanoscience. 2023. Vol. 13, № 10. P. 6749–6759. DOI: https://doi.org/10.1007/s13204-023-02771-z Особистий внесок здобувача: постановка задачі, проведення розрахунків енергетичних діаграм, інтерпретація теоретичних розрахунків.

7. Concentration dependences of electronic band structure of CdSe1–xSx thin films/ A.I. Kashuba, B. Andriyevsky, I.V. Semkiv, T.S. Malyi, R.Y. Petrus // Applied Nanoscience. 2023. Vol. 13, № 7. P. 4761–4770. DOI: https://doi.org/10.1007/s13204-022-02613-4 Особистий внесок здобувача: постановка задачі, розрахунок та побудова енергетичних діаграм та спектрів оптичних констант, інтерпретація теоретичних розрахунків.

8. Pressure effect on the electronic spectra of CdSe and CdS / A.I. Kashuba, H.A. Ilchuk, B. Andriyevsky, R.Y. Petrus, I.V. Semkiv, R.R. Guminilovych // Molecular Crystals and Liquid Crystals. 2023. Vol. 751, № 1. P. 5812–5818. DOI: https://doi.org/10.1080/15421406.2022.2073527 Особистий внесок здобувача: постановка задачі, розрахунок енергетичних діаграм, встановлення залежностей енергетичних рівнів від тиску, інтерпретація теоретичних розрахунків.

9. First-principle calculations of electron, phonon, optic and thermodynamic properties of CdSe and CdS crystals/ A.I. Kashuba, I.V. Semkiv, H.A. Ilchuk, R.Y. Petrus, V.M. Kordan, S.V. Shyshkovskyi // Journal of Optoelectronics and Advanced Materials. 2022. Vol. 24, № 9–10. P. 477–486. Особистий внесок здобувача: постановка задачі, розрахунок фононного енергетичного спектру, інтерпретація теоретичних розрахунків.

10.Calculation of the vibrational spectra of CdSe and CdS crystals with zinc blende structure / A.I. Kashuba, B. Andriyevsky, I.V. Semkiv, R.Yu. Petrus, H.A. Ilchuk, S.V. Shyshkovskyi // Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 62, № 9. P. 5812– 5818. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.03.495 Особистий внесок здобувача: постановка задачі, розрахунок фононного енергетичного спектру та термодинамічних властивостей, інтерпретація теоретичних розрахунків.

11.Electron, phonon, optical and thermodynamic properties of CdTe crystal calculated by DFT / H.A. Ilchuk, L.I. Nykyruy, A.I. Kashuba, I.V. Semkiv, M.V. Solovyov, B.P. Naidych, V.M. Kordan, L.R. Deva, M.S. Karkulovska, R.Y. Petrus // Physics and Chemistry of Solid State. 2022. Vol. 23, № 2. P. 261–269. DOI: https://doi.org/10.15330/pcss.23.2.261-269 Особистий внесок здобувача: постановка задачі, розрахунок електронного енергетичного спектру та оптичних властивостей, інтерпретація теоретичних розрахунків.

12.Growth, crystal structure and theoretical studies of energy and optical properties of CdTe1–xSex thin films / A.I. Kashuba, H.A. Ilchuk, R.Yu. Petrus, B. Andriyevsky, I.V. Semkiv, E.O. Zmiyovska // Applied Nanoscience. 2022. Vol. 12, № 3. P. 335–342. DOI: 10.1007/s13204-020-01635-0 17 Особистий внесок здобувача: постановка задачі, проведення експериментальних досліджень спектру оптичного пропускання та його аналіз, розрахунок електронного енергетичного спектру, інтерпретація експериментальних і теоретичних розрахунків.

13.Вплив тиску на електронний енергетичний спектр кристалу сульфіду кадмію зі структурою сфалерит / А.І. Кашуба, Б. Андрієвський, І.В. Семків, Г.А. Ільчук, М.Я. Рудиш, П.А. Щепанський, М.С. Каркульовська, Р.Ю. Петрусь // Журнал фізичних досліджень. 2022. Т. 26, № 1. С. 1701-1–1701-6. DOI: 10.30970/jps.26.1701 Особистий внесок здобувача: постановка задачі, розрахунок енергетичних діаграм, встановлення залежностей енергетичних рівнів від тиску, інтерпретація теоретичних розрахунків.

14.First-principle calculations of band energy structure of CdSe0.5S0.5 solid state solution thin films / A.I. Kashuba, B. Andriyevsky, I.V. Semkiv, H.A. Ilchuk, R.Y. Petrus, Y.M. Storozhuk // Physics and Chemistry of Solid State. 2022. Vol. 23, № 1. P. 52–56. DOI: 10.15330/pcss.23.1.52-56 Особистий внесок здобувача: постановка задачі, розрахунок електронного енергетичного спектру, інтерпретація теоретичних розрахунків.

15.Electronic band structure of cubic solid-state CdTe1-xSex solutions / H.A. Ilchuk, B. Andriyevsky, O.S. Kushnir, A.I. Kashuba, I.V. Semkiv, R.Yu. Petrus // Ukrainian Journal of Physical Optics. 2021. Vol. 22, № 2. P. 101–109. DOI: 10.3116/16091833/22/2/101/2021 Особистий внесок здобувача: постановка задачі, розрахунок електронного енергетичного спектру, інтерпретація теоретичних розрахунків.

16.Electronic structure and elastic properties of Cd16Se15Te solid state solution: first principles study / A.I. Kashuba, B. Andriyevsky, H.A. Ilchuk, R.Yu. Petrus, T.S. Malyi, I.V. Semkiv // Condensed Matter Physics. 2021. Vol. 24, № 2. P. 23702-1– 23702-10. DOI: 10.5488/CMP.24.23702 Особистий внесок здобувача: постановка задачі, розрахунок пружних постійних та швидкостей звуку, інтерпретація теоретичних розрахунків.

17.Optical and dispersion parameters of the Al-doped ZnO Thin film / A.I. Kashuba, B. Andriyevsky, H.A. Ilchuk, R.Yu. Petrus, T.S. Malyi, I.V. Semkiv // Journal of Nano- and Electronic Physics. 2021. Vol. 13, № 4. P. 04006-1–04006-7. DOI: 10.21272/jnep.13(4).04006 Особистий внесок здобувача: постановка задачі, проведення експериментальних досліджень спектру оптичного пропускання та його аналіз, розрахунок спектральної поведінки оптичних функцій, інтерпретація експериментальних результатів.

18.Optical properties of Al-doped ZnO thin films obtained by the method of highfrequency magnetron sputtering / A. Kashuba, H. Ilchuk, R. Petrus, I. Semkiv, O. Bovgyra, M. Kovalenko, V. Dzikovskyi // Modern Physics Letters B. 2021. Vol. 35, № 11. P. 2150189. DOI: 10.1142/S021798492150189X Особистий внесок здобувача: постановка задачі, проведення експериментальних досліджень спектру оптичного пропускання, осадження плівок, інтерпретація експериментальних результатів.

19.Розмірний ефект у тонких плівках CdS / Г.А. Ільчук, А.І. Кашуба, Р.Ю. Петрусь, І.В. Семків, В.М. Кордан // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. 2021. Т. 19, № 1. С. 139–146. Особистий внесок здобувача: постановка задачі, проведення експериментальних досліджень спектру оптичного пропускання, осадження плівок, інтерпретація експериментальних результатів.

20.Growth, crystal structure and optical properties of CdTe1-xSex thin films prepared by quasi close-space sublimation method / R. Petrus, H. Ilchuk, A. Kashuba, I. Semkiv, N. Ukrainets // Molecular Crystals and Liquid Crystals. 2021. Vol. 717, № 1. P. 128– 135. DOI: 10.1080/15421406.2020.1860538 Особистий внесок здобувача: постановка задачі, проведення експериментальних досліджень спектрів оптичного пропускання, відбивання і поглинання, інтерпретація експериментальних результатів.

21.Elastic properties of CdTe1-xSex (x= 1/16) solid solution: First principles study / H.A. Ilchuk, D.V. Korbutyak, A.I. Kashuba, B. Andriyevsky, I.M. Kupchak, R.Y. Petrus, I.V. Semkiv // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. 2020. Vol. 23, № 4. P. 355–360. DOI: 10.15407/SPQEO23.04.355 Особистий внесок здобувача: постановка задачі, розрахунок пружних постійних, інтерпретація теоретичних розрахунків.

22.Динаміка зміни електронних та оптичних властивостей твердих розчинів заміщення CdSe1-xSx / Г.А. Ільчук, Е.О. Височанська, Р.Ю. Петрусь, І.В. Петрович, І.В. Семків, А.І. Кашуба // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. 2020. Т. 18, № 1. С. 59–75. 20 Особистий внесок здобувача: постановка задачі, розрахунок електронних енергетичних спектрів та встановлення концентраційних залежностей, інтерпретація теоретичних розрахунків.

22.Динаміка зміни електронних та оптичних властивостей твердих розчинів заміщення CdSe1-xSx / Г.А. Ільчук, Е.О. Височанська, Р.Ю. Петрусь, І.В. Петрович, І.В. Семків, А.І. Кашуба // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. 2020. Т. 18, № 1. С. 59–75. 20 Особистий внесок здобувача: постановка задачі, розрахунок електронних енергетичних спектрів та встановлення концентраційних залежностей, інтерпретація теоретичних розрахунків.

23.Optical properties of CdMnTe film: experimental and theoretical aspects / H. Ilchuk, E. Zmiiovska, R. Petrus, I. Semkiv, I. Lopatynskyi, A. Kashuba // Journal of Nanoand Electronic Physics. 2020. Vol. 12, № 1. P. 01027-1 (4pp). DOI: 10.21272/jnep.12(1).01027 Особистий внесок здобувача: постановка задачі, розрахунок оптичних, експериментальне вимірювання спектрів оптичного пропускання, інтерпретація експериментальних і теоретичних результатів.

24.Transformation of band energy structure of solid solutions CdMnTe / R.Yu. Petrus, H.A. Ilchuk, V.M. Sklyarchuk, A.I. Kashuba, I.V. Semkiv, E.O. Zmiiovska // Journal of Nano- and Electronic Physics. 2018. Vol. 10, № 6. P. 06042 (5pp). DOI: 10.21272/jnep.10(6).06042 Особистий внесок здобувача: постановка задачі, розрахунок електронних енергетичних спектрів та встановлення концентраційних залежностей, інтерпретація теоретичних розрахунків.

Файли

Схожі дисертації