SILAR yöntemiyle büyütülen CuxS ve CuxSey ince filmlerin arayüzey tabakalı sandviç yapılarda kullanılması ve karakteristik parametrelerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, cam, seramik ve n-tipi Si tek kristali üzerine bakır sülfür ve bakır selen ince filmleri SILAR yöntemi kullanılarak oda sıcaklığında büyütüldü. Cam üzerine büyütülen filmlerin yapısal ve optik özellikleri ve bu özellikler üzerine tavlamanın etkisi XRD ve optik soğurma ölçümleri kullanılarak incelendi. Optik soğurma ölçümlerinden tavlamayla birlikte bakır sülfür ince filmlerin yasak enerji aralığının 2,14 eV değerinden 2,06 eV değerine; bakır selen ince filmlerin yasak enerji aralığının ise 2,75 eV değerinden 1,96 eV değerine azaldığı belirlendi. Bu durum kristal yapıdaki iyileşme, tanecik büyüklüğündeki değişim ve tavlamayla ortaya çıkan sülfür (selenyum) kaybına bağlandı. XRD desenlerinden filmlerin polikristal yapıda olduğu ve artan tavlama sıcaklığıyla beraber bakır bakımından zengin olan fazlara dönüşümün meydana geldiği görüldü. Seramik üzerine büyütülen filmler elektriksel açıdan incelendi ve her iki filmin de 10-2 ?-cm mertebesinde bir özdirence ve p-tipi elektriksel iletkenliğe sahip olduğu belirlendi. Ayrıca önceden mat yüzeyine omik kontak yapılan n-tipi Si tek kristalinin parlak yüzeyine büyütülen bakır sülfür ve bakır selen ince filmleri yardımıyla Cu/CuxS/n-Si/Au-Sb ve Cu/CuxSey/n-Si/Au-Sb arayüzey tabakalı sandviç yapılar elde edildi. Bu yapıların idealite faktörü, engel yüksekliği ve seri direnç gibi bazı karakteristik parametreleri (akım-voltaj) I-V ve (kapasite-voltaj) C-V ölçümleri yardımıyla hesaplandı. Diyotların sergilemiş olduğu ideal olmayan I-V karakteristiği ve idealite faktörünün büyük çıkması uygulanan voltajın bir kısmının arayüzey tabakası ve seri direnç boyunca düşmesine dolayısıyla engel yüksekliğinin voltaja bağımlılığına atfedildi.

In this work, copper sulfide and copper selenide thin films were grown on glass, ceramics and n-type Si single crystal substrates by SILAR method at room temperature. Structural and optical properties of the films, deposited on glass substrates, and annealing effect on these properties were investigated by using XRD and optical absorption measurements. From the optical absorption measurements, the band gap energies of copper sulfide and copper selenide thin films were found to decrease from 2.14 eV to 2.06 eV and from 2.75 eV to 1.96 eV with annealing, respectively. This state is attributed to the improvement in crystal structure, variation in particle size and sulfide (selenium) loss due to annealing. From the XRD observations, the thin films were found to be in polycrystalline structure and also transformation into copper reach phases were seen by the increase in annealing temperature. The thin films grown onto ceramics were investigated in terms of electrical properties and it was observed that both of the films have resistivity in the order of 10-2 ?-cm and p-type electrical conductivity. Also, the Cu/CuxS/n-Si/Au-Sb and Cu/CuxSey/n-Si/Au-Sb sandwich structures with interfacial layer were obtained using the copper sulfide and copper selenide thin films which are grown on to the bright surface of n-type Si single crystal for which an ohmic contact has been applied to its mat surface. The characteristics parameters of these structures such as ideality factor, barrier height and series resistance were calculated from the (current-voltage) I-V and (capacity-voltage) C-V measurements. The non-ideal I-V behavior of the diodes and the large value of the ideality factor were attributed to the decrease in applied voltage through the interface layer and series resistance, thus dependence of barrier height to the applied voltage.