Sns ince filmlerin SILAR yöntemiyle büyütülmesi ve karakterizasyonu

Abstract

SnS ince filmler, yaklaşık boyutları 1cm x 1cm olan cam altlıklar üzerine, oda sıcaklığında SILAR (Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction) tekniği kullanılarak büyütüldü. Filmlerin kalınlığı, yüzey morfolojileri, elemental ve elektriksel özellikleri sırasıyla elipsometre, SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu), XRD (X-ışını Difraksiyonu), EDX (X-ışınları kullanılarak enerji ayrımlı analiz) ve iki nokta prob yöntemi kullanılarak incelendi. Film kalınlıkları elipsometre cihazında ölçülerek artan SILAR döngü sayına bağlı olarak film kalınlığının arttığı görüldü. Tavlama işleminden sonra aynı SILAR döngü sayısına sahip filmlerin kalınlıklarında azalma tespit edildi. Elde edilen SEM görüntülerinden, filmlerin cam altlığı hemen hemen homojen şekilde kapladığı, bunun yanı sıra yer yer kümeleşmelerin olduğu belirlendi. XRD desenlerinden, filmlerin polikristal yapıda olduğu ve tavlama işlemiyle beraber oksijen bakımından zengin olan fazlara dönüştüğü tespit edildi. XRD ölçümlerinden, SnS ince filmlerin atmosferik ortamda tavlama sonucunda SnO fazıyla birlikte oluştuğu belirlendi. Büyütülen filmlerin özdirencinin ışıkla değişimi iki nokta prob yöntemi kullanılarak tayin edildi ve özdirencin ışıklı ortamda azaldığı ve tavlama işleminin özdirencin azalmasına katkı sağladığı belirlendi. EDX analizlerinde artan film kalınlığına bağlı olarak Kalay ve Sülfür miktarlarında artış olduğu belirlendi. Atmosferik ortamda tavlama nedeniyle EDX analizinde Oksijen miktarında artış olduğu tespit edildi. Optik soğurma ölçümleri yardımıyla yasak enerji aralığının tavlama işlemine ve kalınlığa bağlı olarak değişimi incelendi. Büyütülen filmlerin yasak enerji aralığının artan kalınlıkla birlikte 1,68 eV değerinden 1,58 eV değerine azaldığı görüldü. Tavlanan filmlerin ise yasak enerji aralığının artan kalınlıkla birlikte 1,71 eV değerinden 1,61 eV değerine azaldığı görüldü. Bu durum tanecik büyüklüğündeki değişim kristal yapıdaki değişim ve tavlamayla ortaya çıkan sülfür kaybına bağlandı.

SnS thin films were grown on glass substrates of 1cm x 1 cm dimension by using the SILAR (Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction) technique at room temperature. Thickness, surface morphological, compositional and electrical properties of the films were investigated by SEM (scanning electron microscopy), XRD (X-ray diffraction), EDX (Energy Dispersive X-Ray Analysis) and two point probe method respectively. Film thickness, measured in the ellipsometry device for increasing depending on the number of cycles SILAR was increased. After annealing, the thickness of the films with the same in the number of cycles SILAR was determined decrease. The SEM images showed that the films almost covered homogenous on glass substrate, in addition it was found to be partly agglomerations.we determined from XRD patterns that films are polycrystalline and have been found to transformed rich oxygen phases because to annealing. XRD measurements show that as a result of annealing at atmospheric environments SnS thin films were found to be with SnO phase. The resistivity of the films deposited with the light change was determined using two-point probe method and resistivity decreases in light conditions and annealing process was determined to contribute to decreased resistivity. Depending on the increasing film thickness was determined to be an increase in the amount of tin and sulfur at EDX analysis. Annealing at atmospheric environment, amount of oxygen was detected to increase in the EDX analysis. Energy band gaps were investigated annealing and dependence of thickness with the optical absorption measurements. Increasing thickness of films deposited with the forbidden energy gap of 1.68 eV value has decreased to 1.58 eV value. The energy band gap of the films annealed with increasing thickness was decreased to 1.71 eV than the 1.61 eVvalue. This situation was attributed changes in particle size and crystal structure and sulfur loss that occurs with annealing.