Estudio dePropiedadesElectr´onicas dela Calcopirita CuIn1-xAlxTe2

Abstract

Los paneles que se están comercializando tienen el problema de que su indice u = eficiencia/costo de producción es bajo,una solución a ello se ha estado investigando en la ciencia de los materiales a través de estudios teóricos y experimentales combinando materiales orgánicos ( polımeros de fullereno) y no orgánicos (CdS,CdSeyCuIn1􀀀xGaxSe2 ) [1] obteniendo altos valores de u. Estos resultados motivan a preguntarse si otras calcopiritas presentaran el mismo comportamiento. En este Trabajo de Grado se hace un estudio de las propiedades electrónicas de la calco pirita CuIn1􀀀xAlxTe2 , lo que nos permite indagar si es un compuesto adecuado para la fabricación de paneles solares.Primero,se tomo los resultados experimentales que relacionan la brecha de energía con la concentración x reportados por Alvarez Garcıa [2] para realizar un ajuste de los para metros de la teoría Virtual Cristal Aproximation (VCA) que nos permitiera hallar la curva teoría de la brecha de energía prohibida en función de la concentración en el marco de la teorıa Tight-Binding (TB)[3]. Después, usando estos parámetros, elaboramos las gráficas de las relaciones de dispersión (energía contra vector de onda~k) para las diferentes concentraciones de x, comparamos nuestros resultados para x = 0:0 y x = 1:0 con los reportados por Jaffe[4] y Honeyman [5]. Para las concentraciones x = 0:2􀀀0:8 no existen resultados teóricos reportados y nuestro trabajo aporta un nuevo conocimiento científico. acontinuacion, sede terminaron los caracteres de las bandas y las densidades de estados (DOS) totales y parciales de acuerdo a los orbitales usados en la base en la que se construyo la matriz Hamiltoniana. Del estudio de la relación de dispersión se infiere el rango de energías que un electrón puede tener dentro del solido.El comportamiento de las bandas depende fuertemente de la concentración de Al en CuIn1􀀀xAlxTe2 . El compuesto es un semiconductor directo en G para todos los valores de la concentración, tanto para el caso ideal como cuando se considera las distorsiones.La consideración del caso ideal y con distorsiones, permite diferenciar los efectos de h y u sobre las propiedades electrónicas del material. Del estudio de las densidades de estados (DOS) discriminadas se examina principalmente los orbitales que contribuyen de forma mayoritaria a la DOS total en las diferentes regiones de energías. En la franja comprendida entre 􀀀12 eVy 􀀀9 eV hay presencia de forma dominante por orbitales s􀀀Te; en la franja entre 􀀀9 eVy 􀀀5 eV por orbitales d􀀀Cu;en la franja entre 􀀀5 eVy 4 eV por orbitales p􀀀Te;en la franja entre 4 eVy 6 eV,de casi igual manera,por orbitales s􀀀(In; Al) y p􀀀Te; en la franja entre 6 eVy 9 eV por orbitales p􀀀(In; Al) y en la franja entre 9 eVy 12 eV por los orbitales p􀀀Cu.Los orbitales s􀀀Cu,aun que no se presentan de igual manera en las distintas franjas como lo hacen los demas orbitales,si contribuyen en la creación los posibles enlaces entre los cationes (Cuy (In; Al)) y los aniones(Te). Los resultados obtenidos del estudio electrónico de la calcopirita CuIn1􀀀xAlxTe2 son novedosos y proporcionan avances en el conocimiento de este material de interés tecnológico en el campo de la conversión fotovoltaica de energıa.