Investigation of optical, structural, and electrical properties of semiconducting films produced by different chemical techniques

Abstract

Bu çalışmada, değişik depolama şartları altında kimyasal depolama ve spray pyrolsis methodu ile yarıiletken kadmiyum sülfür (CdS) ve çinko sülfür (ZnS) filmleri elde edilmiştir. Değişik hazırlama tekniklerinin polikristal CdS ve ZnS filmlerin yapısal, optiksel, ve elektriksel özelliklerine etkisi X-ışını kırınımı (XRD), optik geçirgenlik ve Van der Pauw metotları kullanılarak incelenmiştir. Çift ışınlı görünür spektrometreyle elde edilen optik absorbans katsayısı ve geçirgenlik spektrumu datalarıyla filmlerin optiksel özellikleri incelendi. Bu datalarla tüm filmlerin yasak band enerjileri hesaplanmıştır. Bunlara ek olarak tüm filmlerin kristal yapı özellikleri x-ışınımı desenleri yardımıyla çalışılmıştır.CdxZn1-xS (0< x< 1) filmleri, CdCl2, ZnCl2 and (CS(NH)2)2, çözeltileri kullanılarak ZnS'e değişik konsantrasyonlarda Cd elementi katılarak ve taşıyıcı gaz olarak havanın kullanıldığı spray pyrolysis metoduyla elde edilmiştir. CdxZn1-xS filmleri değişik taban sıcaklıklarında cam altlıklara çöktürülmüştür. X bileşeninin değişiminin spray pyrolysisle ve kimyasal depolama yöntemiyle elde edilen kadmiyum çinko sülfür (CdZnS) filmlerin yapısal, optiksel, elektriksel ve termolüminisans özelliklerine etkisi incelenmiştir. XRD kullanılarak yapısal özellikleri incelenerek büyütülen tüm filmlerin hexagonal yapıya sahip olduğu bulunmuştur. Filmler ZnS'ün 3.5 eV CdS'ün 2.4 eV olan enerji bant aralığında değişen direk bant aralığı değerlerine sahiptir. X bileşenin ve grain boyutunun artmasıyla filmlerin kristal yapılarında gelişme gözlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Spray Pyrolysis, Kimyasal Depolama, Yapısal Özellikler, Optiksel Özellikler, Elektriksel Özellikler, CdS Film, ZnS Film, CdZnS Film

In this study, the semiconducting CdS and ZnS thin films were obtained by the two methods: chemical bath deposition and spray pyrolysis under different deposition conditions. The influence of the preparation technique on the structural, electrical and optical properties of the polycrystalline CdS and ZnS films were investigated by using X-ray diffraction (XRD), Van der Pauw method and optical transmission. The optical properties of the films were investigated from optical absorption coefficient and transmittance spectra data using double beam visible spectrophotometer. By using these data the band gap energies of all films were determined. In addition, the crystal structures of all films were studied by x-ray diffraction peaks.CdxZn1-xS films were obtained with incorporation of Cd element into ZnS at different concentrations (0?x?1) by spray pyrolysis technique using aqueous solutions of CdCl2, ZnCl2 and (CS(NH)2)2, which were atomized with compressed air as carrier gas. The CdxZn1-xS films were obtained on glass substrates at different substrate temperatures. The influence of x composition on structural, optical, thermoluminescence and electrical properties of sprayed and chemical bath deposited cadmium zinc sulfide (CdZnS) films were investigated. The structural properties were determined by XRD and a hexagonal wurtzide phase was present in all as-grown samples. The films have a direct band gap which varies from 3.50 eV for zinc sulphide to 2.40 for cadmium sulphide. It was seen that the crystallinity level of the films increased with increasing x composition and grain size.Keywords: Spray Pyrolysis, Chemical Bath Deposition, Structural Properties, Optical Properties, Electrical Properties, CdS films, ZnS films, CdZnS films