Rev. Phys. Appl. (Paris) 12, 211-217 (1977)
DOI: 10.1051/rphysap:01977001202021100

Models of donor impurity compensation in cadmium telluride

Y. Marfaing

Laboratoire de Physique des Solides, C. N. R. S., 92190 Bellevue, France

Abstract
A review is presented of the various models proposed to explain electric compensation of donors in CdTe. These models differ by the strength of interaction between impurities and cadmium vacancies : non interacting donor ions and charged defects ; formation of complexes by association of defects and impurities ; chemical compensation between donors and native defects. These analysis postulate the presence of a large number of ionized free vacancies. Results of high temperature measurements are discussed which set certain limits to the concentration of ionized vacancies under specified conditions. Starting from these values it appears difficult to account for compensation of donor impurities in the range 1017 cm-3. A tentative model is then presented which assumes the existence of neutral cadmium vacancies in a large concentration and describes the compensation process by a donor-neutral vacancy interaction, such complexes being stabilized by electron trapping. From this point of view, the electronic perfection of presently grown CdTe is limited by the residual impurities content.

Résumé
On présente une revue des divers modèles proposés pour expliquer la compensation électrique des donneurs dans CdTe. Ces modèles diffèrent par la force des interactions entre impuretés et lacunes de cadmium : aucune interaction entre donneurs et défauts chargés ; formation de complexes par association entre défauts et impuretés ; compensation chimique entre donneurs et défauts natifs. Ces analyses supposent une concentration élevée en lacunes ionisées. Les résultats de mesures à haute température sont discutés qui fixent certaines limites à la concentration en lacunes ionisées, sous des conditions d'équilibre spécifiées. A partir de ces valeurs, il apparait difficile de rendre compte de la compensation de donneurs dans le domaine de 1017 cm-3. Une hypothèse est avancée selon laquelle des lacunes neutres en concentration élevée sont présentes. Le processus de compensation est décrit comme une interaction donneur-lacune neutre, ces complexes étant stabilisés par piégeage d'électrons. Selon ce point de vue, la perfection électronique des cristaux de CdTe actuels est limitée par la teneur en impuretés résiduelles.

PACS
0130R - Reviews and tutorial papers: resource letters.
6170B - Interstitials and vacancies.
6170R - Crystal impurities: general.
6170Y - Interaction between different crystal structure defects.
2520D - II VI and III V semiconductors.

Key words
cadmium compounds -- II VI semiconductors -- impurity vacancy interactions -- reviews -- donor impurity compensation -- review -- chemical compensation -- electron trapping -- ionised free vacancy concentration -- CdTe -- donor vacancy complex -- II VI semiconductor