Investigation of some physical properties of Ga-doped and (Ga-K)-co-doped CdS thin films

Abstract

Bu çalışmada, Ga-katkılı CdS ve (Ga-K) çift katkılı CdS ince filmleri kimyasal püskürtme yöntemi ile cam altlıklar üzerinde sentezlendi ve farklı konsantrasyonlarda, yapısal, morfolojik, optik ve elektriksel özellikleri incelendi. İnce film büyütme işlemi için 400 °C'lik sabit bir altlık sıcaklığı seçildi. %2, %4, %6 ve %8 Ga katkısının CdS ince filmleri üzerine etkisi incelendiğinde, %2 Ga katkılı CdS numunesi için daha iyi optik ve elektriksel özellikler elde edildiği görüldü. Bu nedenle, tüm (Ga-K) çift katkılı CdS ince filmleri için Ga katkısı %2'de sabit tutulmuştur. Bununla birlikte, K'nın CdS:Ga ince filmlerinin bazı fiziksel özellikleri üzerindeki etkilerini tespit etmek için, CdS:Ga numunelerindeki K konsantrasyonu seviyesi yüzde bir artışlar ile %1'den %5'e kadar arttırıldı. Tüm ince filmlerin hegzagonal wurtzit yapıda oldukları teyit edildi. Veriler ayrıca, en şiddetli pik olmasında ötürü tercihli yönelimin (101) düzlemi boyunca olduğunu ortaya koymuştur. %5 K içeriği ilave edildikten sonra daha düzgün ve pürüzsüz bir yüzey morfolojisinin elde edildiği görüldü. En iyi optik geçirgenlik değeri, yaklaşık %85 geçirgenlik, %3 ve %4 K seviyelerinde katkılanmış CdS:Ga ince filmlerinde kaydedildi. Örneklerin tümünün optik ve elektriksel olarak incelenmesi neticesinde, %4 K-katkılı CdS:Ga ince filmlerin optoelektronik uygulamalar için daha uygun olduğu sonucuna varılmıştır.

In this study, Ga-doped CdS thin films and (Ga-K)-co-doped CdS thin films were synthesized on glass slides via spray pyrolysis route and their structural, morphological, optical and electrical properties at different concentrations were investigated. A constant substrate temperature of 400 °C was selected for thin film growth process. As influences of 2 at.%, 4 at.%, 6 at.% and 8 at.% Ga concentrations on some physical properties of CdS thin films were examined, it was seen that better optical and electrical properties were obtained for 2 at.% Ga-doped CdS sample. Therefore, for all (Ga-K)-co-doped CdS thin films, Ga concentration was fixed to 2 at.%. However, the concentration level of K in CdS:Ga samples was increased from 1 at.% to 5 at.% in an increment of one percent in order to detect of influences of K on some physical properties of CdS:Ga thin films. It was confirmed that all the films had hexagonal wurtzite structure. The data also revealed that the preferred orientation was along (101) plane since it was the most intense peak. It was seen that a more uniform and smooth surface morphology was achieved after adding 5 at.% K content. The best optical transmission value, almost 85% transparency, was recorded in CdS:Ga thin films doped with 3 at.% and 4 at.% K levels. As a result of examining all the samples optically and electrically, it was deduced that 4 at.% K-doped CdS:Ga thin films are more suitable for optoelectronic applications.