Darbeli elektrokimyasal yöntemle üretilen ZnS ve Cu katkılı ZnS yarıiletken ince filmlerin karakterizasyonu

Abstract

İnce film tabanlı fotovoltaik (PV) teknolojisinde, ikili metal kalkojenitlerin üretimi, önemli yapısal ve optik özelliklerinden dolayı son zamanlarda çok fazla dikkat çekmektedir. Çeşitli alternatifler arasında çinko sülfür (ZnS), geniş bant aralığı ve n-tipi iletkenliği ile gelecek vaat eden bir malzeme olarak kabul edilmektedir. Ayrıca ZnS toksik olmayan, toprakta bol bir malzemedir. Öte yandan, bakır katkılı çinko sülfür de önem kazanmakta olan bir PV malzemesidir ve bu konu çok az çalışılmış, yeni bir konudur. Bu nedenle bu tezin amacı, katkısız ve bakır katkılı ZnS ince filmlerin yapısal ve optik özelliklerini araştırmaktır. Maliyet etkinliği ve biriktirme parametreleri üzerinde kolay kontrol sağlaması nedeniyle ince filmlerin hazırlanma yöntemi olarak elektro- biriktirme tekniği kullanılmıştır. Bu çalışmada, katkısız ve bakır katkılı ZnS ince filmlerin biriktirilmesi, çökelme sıcaklığının 50°C'de tutulduğu basit bir iki elektrotlu sistem kullanılarak indiyum kalay oksit cam (ITO) alttaşlar üzerinde biriktirildi. Bakır katkılamanın, ZnS ince filmlerin yapısal, morfolojik ve optik özellikleri üzerindeki etkisi, X-ışını kırınımı (XRD), Raman saçılma spektroskopisi, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve UV/VIS/NIR spektrometresi kullanılarak araştırıldı.

In thin film based photovoltaic (PV) technology, the fabrication of binary metal chalcogenides has attracted more attention due to their important structural and optical properties recently. Among various alternatives, zinc sulfide (ZnS) is considered to be a promising material with a wide band gap and n-type conductivity. In addition, ZnS is non-toxic, earth abundant material. On the other hand, copper doped zinc sulfide is also an upcoming PV material and it is less studied semiconductor up to now. For this reason, the aim of this thesis is to explore the structural and optical properties of undoped and copper doped ZnS thin films. Electrodeposition technique was used as the way of preparation of thin films due to its cost efficiency and easy control over the deposition parameters. In this work, the deposition of undoped and copper doped ZnS thin films were deposited on indium tin oxide glass (ITO) substrates using a simple two-electrode system in which deposition temperature was kept at 50°C. The effect of copper doping on the structural, morphological and optical properties of ZnS thin films was investigated by using X-ray diffraction (XRD), Raman scattering spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM) and UV/VIS/NIR spectrometer.