Çözelti tabanlı SnS yarıiletkenlerin hazırlanması ve karakterizasyonu

Abstract

Bu tez çalışmasında güneş hücreleri için önemli bir bileşik olan kalay sülfür (SnS) ince filmlerin sol-jel yöntemiyle üretilmesi amaçlanmıştır. SnS filmlerin oluşturulması için kalay (II) etil hekzanoat ve kalay klorür dihidrat olmak üzere iki farklı başlangıç kimyasalı kullanılmıştır. Sülfür kaynağı olarak da her iki çözelti de tiyoüre kullanılmıştır. Tüm filmler 300 oC sıcaklıkta daldırarak kaplama yöntemiyle kaplanmış ve 350 oC sıcaklıkta vakum ortamında 45 dakika süre ile ısıl işleme tabi tutulmuştur. Sn/S molar oranı 1/(1/2), 1/1, 1/2 ve 1/4 olan çözeltiler hazırlanmıştır. Sn/S molar oranının ve başlangıç kimyasalının ince filmlere etkisi XRD, Raman spektrometresi, SEM, EDX, UV-Vis spektrometresi ve termoelektrik yöntemleriyle incelenmiştir. XRD ve Raman spektrometresi sonuçlarına göre kalay (II) 2-etilhekzanoat çözeltisi ile elde edilmiş filmler SnS yapıda kristalleşmektedir. Kalay klorür dihidrat çözeltisi ile üretilmiş filmlerde ise SnS ile birlikte SnS2 fazı oluşmaktadır. Termoelektrik ölçümler yüksek oranda SnS2 fazı içeren filmlerin n-tipi yarıiletken özellikte olduğunu göstermektedir. Diğer örnekler p-tipi özellik göstermiştir. Üretilen bazı örnekler üst üste kaplanarak p-SnS/n-SnS2 heteroeklem yapı elde edilmiş ve I-V eğrisi ölçülmüştür.

In this thesis, it is aimed to produce tin sulfide (SnS) thin films by sol-gel solution method which is an important compound for solar cells. Two different starting chemicals, tin (II) ethyl hexanoate and tin chloride dihydrate, were used to form SnS films. Thiourea was used as the source of sulfur in both solutions. All films were coated by dip coating at a temperature of 300 oC and heat treated for 45 minutes in vacuum at 350 oC. Solutions with Sn / S molar ratio of 1 / (1/2), 1/1, 1/2 and 1/4 were prepared. The effect of Sn / S molar ratio and starting chemical on thin films was investigated by XRD, Raman spectrometer, SEM, EDX, UV-Vis spectrometer and thermoelectric methods. According to the results of XRD and Raman spectrometry, films obtained with tin (II) ethylhexanoate solution crystallize in the SnS structure. In the films produced with tin (II) chloride dihydrate solution, SnS2 phase is formed with SnS. Thermoelectric measurements show that the films that containing a high rate of SnS2 phase exhibit n-type semiconductor properties. Other samples showed p-type properties. Some samples were overlaid and p-SnS / n-SnS2 heterojunction structure was obtained and the I-V curve was measured.