Thermodynamic mixing functions in CdTe dopant systems

Department of Inorganic Chemistry, University of Chernivtsy, Kotsiubinskoho 2, 274012 Chernivstsi, Ukraine.

Abstract

The CdTe melt is a predominant associated solution (dissociation grade α=5% at melting point). The aim of the work was Ga, In, Tl impurities influence on a value investigation. In the framework of the regular solution model, interaction energy ω in CdTe-dopant solutions, thermodynamic mixing functions and CdTe dissociation grade in these solutions were calculated.

Obtained results show predominant heteropartical interaction (negative ω values) in both CdTe-In and CdTe-Tl systems and homopartical (positive ω values) in the CdTe-Ga one. Analysis of calculated mixing functions witness, that the investigated solutions are intermediate between regular and athermal ones. Impurities essentially intensify CdTe dissociation. The most pronounced effect is caused by Tl and Ga (CdTe dissociation grade gain reaching 20-40% at different dopant concentrations). The obtained results can be used as initial during elaboration of CdTe single crystals growth technologies from solutions in liquid metals.

Résumé

Le tellurure de cadmium fondu est de préférence une solution associée (grade de dissociation α=5% à la temperature de fusion). Le but de ce travail était l’étude de l’influence de dopants Ga, In et Tl sur la dissociation du CdTe. En supposant que le modèle de solutions régulières est applicable, nous avons calculé les energies d’interaction ω dans les solutions CdTe-dopant, les fonctions thermodynamiques de mélange et le grade de dissociation de CdTe dans ces solutions.

Les resultats obtenus indiquent une interaction de préférence hétéroparticulaire (valeurs ω négatives) pour les systèmes CdTe-In et CdTe-Tl et une homoparticulaire (valeurs ω positives) pour CdTe-Ga. L’analyse des fonctions de mélanges calculées témoigne, que les solutions étudiées occupent une position intermédiaire entre les solutions régulières et athermales. Les impuretés influencent la dissociation du CdTe. Le plus grand effet est provoqué par Tl et Ga (accroissement du grade de dissociation du CdTe 20-40% pour differentes concentrations du dopant). Les résultats obtenus peuvent être utilisés comme initiaux pendant l’élaboration de technologies de croissance de monocristaux du CdTe à partir de solutions dans les metaux liquides.