Deposizione in situ in bagno chimico a bassa temperatura di film sottili in CDS senza limitazione di spessore: Proprietà strutturali e ottiche

Abstract

In questo lavoro, i film sottili in CDS sono stati depositati utilizzando la tecnica di deposizione in bagno chimico (CBD). Diversi parametri di sintesi, come il numero di esecuzioni, il tempo di deposizione e la temperatura di postannealing, sono studiati e ottimizzati per evitare il fenomeno di sovrasaturazione e per ottenere una crescita a bassa temperatura. I film sottili CDS, di struttura cubica, orientati lungo la direzione (111) con superficie omogenea e liscia, sono stati depositati utilizzando il processo di crescita del CBD senza alcun trattamento di ricottura. Sulla base di una serie di osservazioni sperimentali, mostriamo che il fenomeno di saturazione della soluzione può essere evitato se la deposizione viene eseguita in più esecuzioni in un breve tempo di deposizione. In tutta la tecnica CBD, è quindi possibile non solo superare qualsiasi limitazione dello spessore del film, ma anche far crescere i film CdS in un unico passaggio tecnologico a bassa temperatura e senza alcun trattamento di ricottura postdeposizione. I film CDS di eccellente qualità strutturale e spessore controllabile si ottengono quando la temperatura del bagno di deposizione è fissata a 65°C. Inoltre, i film depositati presentano una trasmittanza ottica che varia dal 70 al 95% a seconda dei parametri di sintesi, con energia di banda intorno a 2,42 eV. Il processo sviluppato in questo lavoro potrebbe essere utile per depositare film di CD su substrati flessibili.

1. Introduzione

I film a semiconduttore sottili mostrano un grande potenziale per applicazioni ambientali ed energetiche grazie alle loro abbondanti caratteristiche uniche . Tra questi film, quelli CdS hanno attirato l’attenzione della comunità di ricerca a causa delle loro proprietà optoelettroniche uniche che includono un ampio gap di banda diretta (2,42 eV a temperatura ambiente), eccellenti proprietà ottiche ed elettroniche e un’elevata stabilità chimica . Inoltre, il composto di CdS è uno dei partner più adatti per le celle solari di eterogiunzione come strato della finestra una volta usato in associazione con gli strati dell’assorbitore come il tellururo del cadmio (CdTe), selenide/solfuro del gallio dell’indio del rame (CIGS), kesterites (CZTS) , o perovskites come strato di trasporto dell’elettrone . CdS ha anche potenziali applicazioni in diversi campi, come fotocatalisi , laser , diodi emettitori di luce e transistor ad effetto di campo .

I film sottili CdS possono essere sintetizzati utilizzando diverse tecniche di deposizione attraverso vari metodi fisici e chimici come l’epitassia a fascio molecolare (MBE) , lo sputtering , l’evaporazione termica , la pirolisi a spruzzo , la deposizione di bagni chimici , l’adsorbimento e la reazione dello strato ionico successivo e l’elettrodeposizione . Tra queste tecniche, chemical bath deposition (CBD) è un metodo semplice ed economico in grado di produrre film uniformi e aderenti su larga area . Di seguito, questo metodo è stato adottato per preparare i film sottili CdS presentati in questo studio. Secondo lavori precedenti, la qualità dei film sottili CdS preparati con la tecnica CBD dipende fortemente da vari parametri di sintesi come il tempo di deposizione , il bagno e la temperatura di ricottura , il complesso dell’agente ammoniacale e le concentrazioni dei reagenti chimici,

Sfortunatamente, quando si cerca di sintetizzare i film sottili CDS con CBD, si incontrano generalmente due: (i) il trattamento postannealing, che è un passaggio essenziale classico per il miglioramento della cristallinità del film, che di solito induce una forte diffusione termica del CD e impedisce che la deposizione di CdS venga estesa a substrati flessibili , e (ii) la limitazione dello spessore del film, che è attribuita al fenomeno della sovrasaturazione della soluzione . Per superare questi problemi, il processo di sintesi è stato effettuato in diverse esecuzioni. Sulla base di misurazioni sperimentali, dimostriamo che il” numero di esecuzioni ” è un parametro chiave che influenza fortemente le proprietà strutturali, ottiche e morfologiche dei film sottili CDS sintetizzati. Rispetto a molti lavori riportati, i risultati sperimentali ottenuti mostrano che è possibile ottenere lo spessore desiderato del film solo controllando il numero di cicli e/o il tempo di deposizione. Di conseguenza, quando questi due parametri sono ottimizzati, il problema della sovrasaturazione della soluzione , osservato in letteratura, può essere evitato. Inoltre e contrariamente ai lavori riportati, questa tecnica permette di coltivare film in situ, in un unico passaggio tecnologico, a bassa temperatura e senza alcun trattamento di ricottura postdeposizione. Pertanto, il processo sviluppato in questo lavoro è considerato un candidato rilevante quando si cerca di depositare film di CD su substrati flessibili utilizzati nei sistemi elettronici incorporati.

2. Dettaglio sperimentale

I film sottili CD utilizzati in questo studio vengono coltivati attraverso reazioni eterogenee, su un substrato di vetro di 25 mm × 15 mm, con tecnica CBD. Due soluzioni denominate A e B sono state inizialmente preparate separatamente. La soluzione A, considerata come fonte di cadmio, si ottiene miscelando 10-2 M di CdCl2 e 3,6 × 10-2 M di NH4Cl, mentre la soluzione B, considerata come fonte di zolfo, è la miscela di 1,7 × 10-2 di SC (NH2)2 e 3,6 × 10-2 M di NH4Cl. Entrambe le miscele sono state preparate in acqua solvente a temperatura ambiente. In secondo luogo vengono riscaldati individualmente a 45°C a bagnomaria fino a diventare trasparenti, quindi miscelati sotto agitazione magnetica continua (300-400 giri / min) per ottenere la soluzione C. Prima della deposizione, i substrati di vetro sono stati puliti ad ultrasuoni in acetone ed etanolo, risciacquati in acqua distillata, essiccati all’aria, quindi immersi verticalmente nella soluzione C con l’aiuto di supporti in plexiglas. Il nostro metodo di deposizione consiste nel stabilizzare la temperatura del bagno chimico (soluzione C) e del substrato ad un valore appropriato (65°C ± 3°C) e quindi aggiungere l’ammoniaca goccia a goccia per mantenere il pH a circa 10. Subito dopo, il colore della soluzione passa da trasparente a arancione che indica l’inizio della crescita dei CDS. Dopo un tempo di deposizione appropriato, viene raggiunta la prima esecuzione. Le esecuzioni successive sono state eseguite nelle stesse condizioni della prima. Vale la pena notare che tra due esecuzioni successive, i film in crescita non subiscono alcuna pirolisi termica o trattamento postannealing, ma vengono sottoposti solo a un trattamento ad ultrasuoni per rimuovere le particelle di CDS mal aderite sulla loro superficie e quindi essiccate all’aria. Le condizioni di preparazione dei film sottili CDS ricotti sono presentate nella Tabella 1. Dopo la fase di preparazione, la struttura del film viene determinata dal diffrattometro a raggi X PANalytical X’pert Pro, utilizzando la sorgente di radiazione CuKa (1,5406 Å). La microscopia elettronica a scansione accoppiata a EDS (Quanti 200) viene utilizzata per osservare la morfologia superficiale e per eseguire l’analisi della composizione chimica dei film. La trasmittanza ottica viene misurata a temperatura ambiente utilizzando lo spettrofotometro Lambda 900 PerkinElmer nell’intervallo 300-1100 nm.

Esempio temperatura di Ricottura (°C) tempo di Deposizione (min) Numero di corse
Un Come depositato 5 3
B 100 5 3
C 300 5 3
D 400 5 3
E 550 5 3
Tabella 1
Condizioni per la preparazione dei film CD.

3. Risultati e discussioni

Nella deposizione in bagno chimico, l’ammoniaca è un agente complessante che controlla il rilascio di ioni metallici (Cd2+) e zolfo (S2−) nella soluzione alcalina. Il meccanismo di crescita classico può essere riassunto dalle seguenti reazioni chimiche: (1) La soluzione di equilibrio complesso ammino-cadmio: La formazione di impedisce la precipitazione di .(2) Idrolisi della tiourea in un mezzo alcalino:dove gli ioni SH sono in equilibrio con l’acqua e danno ioni S2 secondo questa equazione:(3)Formazione di solfuro di cadmio:

La reazione globale della formazione di CdS può essere riassunta come

3.1. Analisi strutturale

La figura 1 mostra i modelli XRD di film sottili di CD depositati in più tirature (1-5 tirature) in diversi tempi di deposizione (1-15 min). Ogni deposizione è caratterizzata dal numero di esecuzioni e dal tempo di deposizione di ciascuna esecuzione. Solo il picco a 2θ pari a 26,81°, corrispondente al piano (111) della struttura cubica del CdS, è osservato per tutti i film. È ovvio che l’intensità del picco osservato dipende fortemente dal numero di corse e/o dal tempo di deposizione. La massima intensità viene registrata quando il processo viene eseguito in 5 esecuzioni di 5 min. Per fare meglio, la variazione della qualità cristallina in funzione di questi due parametri viene esaminata mediante il rapporto cristallino (R) definito dalla seguente equazione:dove è l’intensità di picco (111) ad un dato numero di corse e tempo di deposizione ed è l’intensità di picco più bassa (111) ottenuta per il campione sintetizzato in una singola corsa durante un minuto.

La variazione del rapporto cristallino (), dedotta dalla Figura 1, in funzione del numero di cicli e del tempo di deposizione è illustrata nella Figura 2(a). Mostra chiaramente che, indipendentemente dal tempo di deposizione, tutti i film di CD depositati in una sola corsa presentano bassi rapporti cristallini che indicano la scarsa cristallinità dei film. Questo comportamento può essere attribuito alla struttura amorfa del substrato di vetro . Tuttavia, la figura mostra anche che l’intensità di picco (111) di ciascun campione aumenta rapidamente all’aumentare del numero di esecuzioni. Il miglioramento osservato della cristallinità del film è attribuito a (i) l’aumento della quantità di materiale all’aumentare del numero di cicli e/o (ii) la deposizione viene eseguita su uno strato tampone già cristallizzato. Per quanto riguarda l’asse “tempo di deposizione”, due regioni possono essere chiaramente distinte nella Figura 2(a): (i) si osserva una regione dello stato della soluzione colloidale quando il tempo di deposizione è inferiore a 5 min, in cui i film sottili CdS si formano attraverso un meccanismo di crescita della nucleazione . Infatti, subito dopo l’aggiunta di ammoniaca, i nuclei vengono dapprima formati sulla superficie del substrato, poi cresciuti per diffusione e infine strettamente adsorbiti per formare il film (vedi Figura 2(b)). In questa regione, si osserva un aumento del rapporto cristallino quando il tempo di deposizione aumenta fino a 5 min, che rappresenta il tempo di deposizione ottimale. Questo comportamento è stato riportato anche da molti autori . (ii) Una regione dello stato del precipitato colloidale ha luogo quando il tempo di deposizione supera 5 min. È iniziato dalla comparsa del fenomeno di sovrasaturazione della soluzione, in cui le particelle precipitate vengono a polverizzare relativamente il film in crescita(vedi Figura 2 (c)), portando alla riduzione sia dello spessore del film che del rapporto cristallino come osservato sperimentalmente. Un comportamento simile è stato osservato da Tec-Yam et al. . Sulla base di questi risultati, possiamo affermare che la deposizione in cicli successivi, con tempo di deposizione inferiore o uguale a 5 min, è preferibile per evitare il fenomeno della sovrasaturazione della soluzione. Secondo la Figura 2 (a), 5 min è considerato come il tempo di deposizione ottimale che consente la formazione di strati di CDS con la migliore cristallinità.

Figura 2
(a) Variazione del rapporto cristallino in funzione del numero di cicli e del tempo di deposizione. Rappresentazione schematica degli stati di crescita: (b) lo stato della soluzione colloidale e (c) lo stato del precipitato colloidale.

La figura 3 (a) illustra i modelli XRD corrispondenti ai film sottili di CD come depositati (campione A) e ricotti nell’atmosfera dell’aria (campioni: B, C, D ed E) durante 1 ora. Un picco singolo molto intenso a 26,55° viene osservato simultaneamente per il film depositato e anche per quelli ricotti a temperature inferiori o uguali a 400°C. In generale, questa posizione atomica può essere attribuita alla struttura esagonale o cubica della fase CdS. Tuttavia, rispetto al numero di carta JCPDS 80-0019 e come suggerito da Mahdi et al. , l’assenza di picchi (100) e (101) nel modello (Figura 1(a)) conferma la formazione di una struttura cubica CdS orientata (111). Come illustrato nella Figura 3 (b), si nota solo un leggero aumento dell’intensità (111) quando la temperatura viene aumentata fino a 400°C. Ciò suggerisce che la cristallizzazione del film così depositato si ottiene attraverso la cinetica di reazione superficiale degli ioni Cd2+ e S2 sotto l’effetto della temperatura del bagno e del substrato che viene mantenuta a 65°C. Al contrario, il film ricotto alla temperatura di 550 ° C mostra una drastica riduzione dell’intensità CdS (111) e la comparsa di altri picchi principali situati nelle posizioni di 32,83° e 38,07°. Rispetto alla scheda JCPDS numero 78-0653, i due picchi successivi indicano la formazione di fasi CdO che sono attribuite all’ossidazione dei CDS. Questa ossidazione ha avuto luogo perché la ricottura è stata eseguita in ambiente di ossigeno . Successivamente, possiamo affermare che il trattamento di ricottura migliora leggermente la cristallinità quando la temperatura è inferiore a 400°C; tuttavia, diventa distruttivo e porta alla formazione di altre fasi, quando la temperatura è sopra i 400°C.

Secondo i dati XRD del CdS (111) piano, la dimensione del cristallite può essere calcolata con la seguente formula di Scherrer:dove (1.5406 Å) è a raggi X di lunghezza d’onda, è l’angolo di Bragg, ed è il full width at half maximum (FWHM) di diffrazione di picco in radianti. La figura 3 (c) mostra la variazione del cristallite CdS con la temperatura di ricottura. Non si osserva alcun cambiamento notevole nella dimensione media del cristallite (circa 30 nm) quando la temperatura di ricottura viene aumentata fino a 400°C. Nel frattempo, il campione E, che viene ricotto a 550°C, presenta una dimensione molto piccola del cristallite che indica un drastico fenomeno di decomposizione dei CdS nella fase CdO. Queste osservazioni mostrano chiaramente che il nostro processo permette di depositare film di CDS con buona cristallinità senza alcun successivo trattamento di ricottura. È quindi possibile gestire la deposizione di CDS a temperatura più bassa su substrati, anche instabili ad alte temperature, in particolare quelli flessibili.

3.2. Studio morfologico

Per studiare l’effetto della ricottura sulle caratteristiche morfologiche dei film sottili CdS, la Figura 4 presenta le micrografie SEM superficiali dei campioni A (Figura 4(a)) e D (Figura 4(b)). In entrambi i campioni, distribuzioni omogenee di grani nanometrici coprono uniformemente le superfici. I grani sono lisci e densi e nessun cambiamento morfologico evidente è osservato prima e dopo il trattamento di ricottura.


(un)

(b)


(a)
(b)

Figura 4
micrografie SEM del Cd di film sottili di: (a) come depositato (campione A) e (b) ricotto a 400°C (campione D’).

La figura 5 presenta i micrografi SEM (a, b e c) e le viste in sezione trasversale dei film sottili di CD preparati a vari numeri di tirature (1, 3 e 5 tirature). È stato scelto il tempo di deposizione ottimale ottenuto di 5 min. Le micrografie mostrano strutture dense e superfici lisce e relativamente prive di vuoti. In ogni campione, i grani sono ben definiti, sferici e di dimensioni omogenee. Vale la pena notare che l’aumento del numero di tirature non ha alcun effetto significativo sulle dimensioni dei grani. Nel frattempo, alcune particelle agglomerate sono ancora osservate sulla superficie; questo fatto è probabilmente attribuito alla leggera soluzione satura alla fine del tempo di deposizione (per ogni corsa). Sulla base delle immagini SEM delle sezioni trasversali, i valori di spessore del film di 180, 320 e 580 nm sono stati misurati rispettivamente per 1, 3 e 5 tirature. Questi ultimi valori sono molto vicini a quelli ottenuti dagli spettri di trasmittanza (Figura 6).

Figura 6
Variazione dello spessore del film in funzione del numero di tirature e del tempo di deposizione.

3.3. Analisi di spettroscopia dispersiva energetica (EDS)

I risultati dell’analisi EDS eseguita sulla struttura CdS (spettro “a”) e sulla particella agglomerata (spettro “b”) sono presentati in Figura 7. La tabella 2 riporta la composizione chimica media (peso e percentuale atomica) delle due aree. Sembra che entrambe le aree siano costituite da Cd e S con alcuni picchi aggiuntivi di Si, O, Al, Na e Mg che sono attribuiti agli elementi chimici del substrato di vetro. È chiaro che la percentuale atomica media di S/Cd per entrambe le zone studiate è in un rapporto quasi stechiometrico di circa 0,97.


(un)

(b)


(a)
(b)

Figura 7
EDS analisi effettuate sul Cd di struttura (spettro “a”) e l’agglomerato di particelle (spettro b).

Atomic % Peso %
Cd S Cd S
CdS struttura 50.72 49.27 78.29 21.70
l’Agglomerato di particelle 50.59 49.40 78.22 21.77
Tabella 2
compositive analisi dei Cd di struttura e di agglomerato di particelle.

3.4. Caratterizzazioni ottiche
3.4.1. Calcolo dello spessore del film

In base a, lo spessore dei film () viene calcolato dalle frange di interferenza della trasmissione tra 530 e 1100 nm utilizzando la seguente equazione: dove e sono gli indici di rifrazione corrispondenti a due massimi (o minimi) adiacenti alle lunghezze d’onda di e , rispettivamente.

per due estremi adiacenti dello spettro di trasmittanza (max–max o min–min) e per due estremi adiacenti diversi (max–min o min–max) .

L’indice di rifrazione () del film su regione trasparente può essere calcolata utilizzando dove è l’indice di rifrazione del substrato (nel nostro caso ) ed è dato da dove e la trasmissione di valori massimi e minimi delle frange di interferenza, ed è l’indice di rifrazione del substrato di vetro (). I valori dell’indice di rifrazione e del film sottile CdS (3 tirature, 5 min) risultano essere 2.11 e 2.06.

3.4.2. Trasmittanza, spessore, Band Gap ottico e assorbanza di film sottili CdS

La figura 8 mostra gli spettri di trasmittanza ottica di film sottili CdS nella gamma di lunghezze d’onda 300-2000 nm. I campioni A, B, C, D ed E sono altamente trasparenti (~80%) nelle regioni visibili e nel vicino infrarosso dello spettro elettromagnetico e presentano un taglio netto a circa 550 nm. Pertanto, nessun ulteriore miglioramento della trasmittanza del film viene raggiunto dalla fase di ricottura. Le trasmittanze e gli spessori medi misurati del film così depositato e di quelli ricotti sono riportati nella tabella 3. L’elevata trasparenza media (~80%) e le frange di interferenza che appaiono nelle regioni visibile e vicino infrarosso di tutti i film CdS (ad eccezione di 550°C) attestano che la luce è meno dispersa e le superfici del film sono lisce ed omogenee con uno spessore molto simile di circa 254 nm . Quando la temperatura ricotta raggiunge i 550°C, si notano nuovamente drastiche diminuzioni della trasmittanza ottica (70%) e dello spessore (219 nm). Come rivelato sopra dall’analisi XRD, le variazioni osservate ad alta temperatura di ricottura sono attribuite alla decomposizione del film CdS alla fase CdO.

Esempio Spessore (nm) (%) (regione del visibile)
Un 254 ± 4 82
B 251 ± 4 81
C 253 ± 4 80
D 259 ± 4 79
E 219 ± 4 70
Tabella 3
Spessore e media valori di trasmissione dei film sottili CDS come depositati (campione A) e ricotti (campioni B, C, D ed E).

Il band gap ottico () dei film CdS è stato stimato assumendo una transizione diretta tra bande di valenza e conduzione dal grafico di in funzione dell’energia del fotone secondo l’espressionedove è l’energia del fotone, è il coefficiente di assorbimento ed è una costante. è determinato estrapolando la porzione lineare dello spettro a coefficienti di assorbimento zero. L’intercetta sull’asse dell’energia dà il valore dell’energia del gap di banda. Come si può dedurre dalla Figura 8, non si osserva alcuna variazione significativa del valore del band gap ottico (circa 2,41 eV) tra i film così depositati e quelli ricotti (fino a 400°C). Tuttavia, l’energia di gap di banda di 2,24 eV ottenuta per il film ricotto a 550°C corrisponde bene con il valore di gap di banda riportato di CdO .

La figura 9 mostra gli spettri di trasmissione, in lunghezze d’onda che vanno da 300 a 1100 nm, dei film di CDS thins preparati in vari numeri di tirature e tempi di deposizione. Quando si aumenta il numero di corse da 1 a 5, la trasmissione media a lunghezza d’onda superiore a 500 nm viene aumentata dal 55 al 91%, dall ’80 al 94% e dal 74 all’ 86% quando i tempi di deposizione sono rispettivamente di 1 min (Figura 9(a)), 5 min (Figura 9(b)) e 15 min (Figura 9(c)). La più alta trasmittanza ottica (94%) viene registrata quando la deposizione viene eseguita in 4 cicli di 5 min. Al contrario, tutti i film sottili CD depositati in qualunque sia il tempo di deposizione (1, 5 o 15 min) presentano una forte coda di trasmissione nell’intervallo 300-500 nm, indicando che i film sono più sottili con una scarsa cristallinità . Tuttavia, quando il numero di corse varia da 2 a 5, tutti gli spettri mostrano una forte caduta sul bordo della banda che viene spostata verso le lunghezze d’onda più lunghe all’aumentare del numero di corse. Questo spostamento osservato è probabilmente dovuto all’aumento dello spessore del film come è stato riportato da molti autori . Tuttavia, le frange di interferenza percepite attestano la qualità del film e aiutano a stimare lo spessore dello strato di CDS.

La figura 6 presenta la variazione dello spessore del film in funzione del numero di tirature e del tempo di deposizione. È chiaro che, indipendentemente dal numero di esecuzioni, (i) lo spessore del film aumenta in funzione del tempo di deposizione fino a 5 min, perché in questo intervallo di tempo di deposizione il film cresce nello stato di soluzione colloidale. I film di spessore stimati a 5 min sono 190, 280, 332, 462 e 564 nm quando il numero di corse è 1, 2, 3, 4 e 5 corse, rispettivamente. (ii) Lo spessore del film è leggermente ridotto quando il tempo è variato da 5 a 15 min. Questo strano comportamento è dovuto al fenomeno di sovrasaturazione della soluzione che si è verificato allo stato di precipitato colloidale, dove le particelle precipitate vengono a polverizzare relativamente il film in crescita.

Pertanto, i risultati presentati nella Figura 6 sono di grande importanza per lo sviluppo di film in CD con uno spessore desiderato senza alcun fenomeno di soluzione di sovrasaturazione. Da un lato, 5 min è raccomandato come tempo di deposizione ottimizzato. D’altra parte, il numero di corse può essere variato per raggiungere il film di spessore desiderato.

I valori di gap di banda () dei film sottili di CD preparati in diversi numeri di tirature e tempi di deposizione sono riportati nella Tabella 4. Una chiara riduzione del band gap si nota come il tempo di deposizione è aumentato fino a 5 min per tutti i numeri di piste. Questo cambiamento osservato è probabilmente attribuito a (i) l’aumento dello spessore del film (Figura 6) e/o (ii) il miglioramento della cristallinità del film .

Cd film 1 min 5 min 15 min
1 eseguire 2.62 2.44 2.45
2 corre 2.49 2.43 2.44
3 corre 2.45 2.42 2.43
4 corre 2.43 2.42 2.42
5 corre 2.42 2.41 2.42
Tabella 4
I valori di band gap in eV dei film sottili CDS preparati in funzione del numero di esecuzioni e del tempo di deposizione.

Gli spettri di assorbanza dei film sottili CDS ricotti a diverse temperature sono presentati nella Figura 10 (a), mentre quelli dei film preparati a diversi numeri di tirature di 5 min sono illustrati nella Figura 10(b). Non si osserva alcuna differenza evidente tra gli spettri di assorbanza dei film così depositati e quelli ricotti fino a 400°C. Al contrario, il film ricotto a 550°C presenta una drastica riduzione dell’assorbanza tra 300 e 450 nm, indicando una transizione di fase. D’altra parte, la figura 10(b) indica un aumento dell’intensità di assorbanza all’aumentare del numero di corse. Come rivelato dai risultati XRD, questo comportamento è probabilmente attribuito al miglioramento della cristallinità del film.

4. Conclusione

I film sottili CDS, con buone qualità strutturali e morfologiche, sono stati sintetizzati con successo utilizzando la tecnica CBD senza alcun trattamento postannealing. L ” energia band gap è stato trovato per essere intorno 2.42 eV con il 70-95% della trasmittanza ottica nell’intervallo visibile. La scoperta principale di questo lavoro è mostrare sperimentalmente che l’esecuzione della deposizione di CBD in “diverse fasi di tempo ottimizzato” consente di evitare il fenomeno della soluzione di sovrasaturazione che costituisce il problema principale non conteggiato quando si cerca di controllare lo spessore dei film depositati. Pertanto, adottando questo processo CBD basato, è possibile non solo superare qualsiasi limitazione dello spessore del film, ma anche far crescere i film CdS in un unico passaggio tecnologico a una bassa temperatura della soluzione (60°C). Crediamo che questa tecnica spiana la strada per depositare strati sottili su diversi substrati flessibili richiesti nel campo elettronico embedded.

Disponibilità dei dati

I dati utilizzati a supporto dei risultati di questo studio sono inclusi nell’articolo.

Disclosure

La ricerca è stata condotta nell’ambito di una tesi di dottorato presso l’Università Mohammed V-Facoltà di Scienze, in collaborazione con il Centro Nazionale di Ricerca Scientifica e Tecnica (CNRST), Rabat, Marocco.

Conflitti di interesse

Gli autori dichiarano di non avere conflitti di interesse.

Ringraziamenti

Si ringraziano il Centro Nazionale di Ricerca Scientifica e Tecnica (CNRST) e il personale della Divisione UATRS, per l’utilizzo delle loro attrezzature e assistenza tecnica.

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