Elektrokimyasal depozisyon yöntemiyle üretilen ın: CdSe ince filmlerinin yapısal, elektriksel ve optik özelliklerine Se konsantrasyonun etkisinin incelenmesi

Abstract

In:CdSe öncü filmleri elektrodepozisyon yöntemi kullanılarak üretilmiştir. In:CdSe öncü filmleri ITO kaplı cam alttaşlar üzerine kimyasal olarak büyütülmüştür. Ag/AgCl referans elektrot kullanılarak indiyum kalay oksit (ITO) kaplı alttaşlar üzerine -0,95 V sabit potansiyel altında elektro-depozite edilmiştir. Depozisyon çözeltileri 10 mM CdCl2, 10 mM InCl3, 200 mM LiCl ve 5 mM'lık adımlar halinde 5 mM'dan 35 mM'a kadar değişen konsantrasyonlarda H2SeO3 kaynağı kullanılarak farklı çözeltiler hazırlandı. Çözeltilerin pH değerini ayarlamak için HCl kullanılmıştır. Üretilen her bir filmin yapısal ve morfolojik çalışmaları ayrıntılı bir şekilde incelenmiştir. Üretilen In:CdSe ince filmleri SEM-EDX, XRD, UV-VIS ve Hall-Efekt ölçümleriyle karakterize edilmiştir. SEM çalışmaları In:CdSe öncü filmlerinin yüzey oluşumlarının Se konsantrasyonuna bağlı olarak değiştiğini göstermektedir. XRD analizleri In:CdSe ince filmlerinin tetragonal kristal yapıdaki CdIn2Se4 fazına sahip olduğunu göstermektedir. Yarıiletken ince filmlerin yasak enerji bant aralıkları UV-VIS absorbans spektrumları ve Tauc denklemi kullanılarak hesaplanıldı. Filmlerin yasak enerji bant aralıkları 1,98 eV ile 2,23 eV aralığında değişmektedir. Hall-Efekt ölçümleri tüm kaplamaların n-tipi yarıiletken olduğunu göstermiştir. Donör yoğunluğu -1,3x1017 ile -4,09x1018 1/cm3 arasında değişmektedir. Çözeltideki Se konsantrasyonunun artmasına bağlı olarak In:CdSe filmlerinin iletkenliklerinin, 73,2 (Ωcm)-1'den 24,2 (Ωcm)-1'ye düştüğü görülmektedir. Filmlerdeki mobilitenin, Se atomik yüzdesinin artması ile orantılı olduğu görülmektedir. Mobilitedeki artışın nedeni, büyük olasılıkla Se yüzdesine bağlı olarak donör konsantrasyonundaki azalmadan kaynaklanmaktadır.

In:CdSe precursor films were produced using electro-deposition method. In:CdSe precursor films were grown chemically onto ITO-coated glass substrates. They were electro-deposited on indium tin oxide (ITO) coated substrates under -0,95 V constant potential using Ag/AgCI reference electrode. Deposition solutions were prepared using 10mM CdCI2, 10 mM InCI3, 200 mM LiCI, and H2SeO3 source with a concentration changing from 5 mM to 35 mM by a step of 5 mM. HCI was used to adjust the pH values of the solutions. Structural and morphological studies of each produced film are analyzed in detail. Produced In:CdSe thin films are characterized by SEM-EDX, XRD, UV-VIS and Hall-Effect measurements. SEM studies shows that surface formations of In:CdSe precursor films vary depending on the Se concentration. XRD analyses show that In:CdSe thin films have CdIn2Se4 phase which has a tetragonal cyrstal structure. Forbidden energy band gaps of semiconductor thin films are calculated using UV-VIS absorbance spectra and Tauc equation. Forbidden energy band gaps of the films vary between 1,98 eV and 2,23 eV. Hall-Effect measurements show that all coatings are of n-type semiconductor. Donor concentration varies between -1,3x1017 and -4,09x1018 1/cm3. It is observed that conductivity of In:CdSe films decreases from 73,2 (Ωcm)-1 to 24,2 (Ωcm)-1 due to the increase in Se concentration in the solution. It is seen that mobility of the films is proportional to the increase in Se atomic percentage. The increase in mobility is caused most likely by the decrease in donor concentration depending on the Se percentage.