退火温度对锌Thioindate薄膜的影响

S.Hemalatha¹,J。泰米尔Illakkiya¹欧门,瑞秋²

研究学者、物理系、Avinashilingam家科学研究所和高等教育对于女性来说,印度哥印拜陀
物理系副教授,Avinashilingam家科学研究所和高等教育对于女性来说,印度哥印拜陀

文摘

三元ZnIn2S4(子)电影是沉积在玻璃衬底使用喷雾热解法。的属性as-deposited ZnIn2S4电影和退火电影特征使用XRD、UV-Vis-NIR光谱和拉曼光谱,对其,EDAX和Photoluminance。XRD结果显示了六角结构。光学研究显示近88%的最大的透明度为550°C退火电影(ZIS-T5)。吸收边as-deposited(子),退火电影(ZIS-T1 -350°C, ZIS-T2 - 450°C和ZIS-T3 - 550°C)值发现536 nm和525 nm, 498 nm和441 nm。带隙as-deposited(例如)值,退火电影(350°C, 450°C, 550°C)值估计2.79 eV,分别2.89 eV, 2.94 eV和3.3 eV。形态学的as-deposited ZnIn2S4电影展示了工作投入,而不是微球,EDAX光谱显示电影的构成封闭的化学化合物。Pl光谱的强发射频带在观察∼470海里as-deposited(子)和退火电影(ZIS-T1 ZIS-T2)。

关键字

文本检测、ZnIn2S4退火效果,喷雾喷雾热解法。

介绍

形象AIIB2 IIIC4 VI三元半导体材料被广泛研究,因为他们优秀的潜在应用,如电光、光电和非线性光学设备。大多数的这些化合物有缺陷黄铜矿空间群(S24)或缺陷黄锡矿空间群(D112d)结构[1]。ZnIn2S4(子)化合物来自thiospinel家族(MIn2S4、M = Cd、铁、镍、锰)[2]。ZnIn2S4(子)材料属性类似于cd属性,它是n型半导体材料[3]。ZnIn2S4发现作为一个强有力的候选人光伏材料的新型薄膜太阳能电池制造溅射过程[4]。特别是ZnIn2S4两种分层结构的内在缺陷出现相关:(i)的随机堆积层错层结构;(2)锌离子的子晶格中,锌离子的子晶格和空网站在锌和子晶格。这些缺陷描述材料的电子性质,因为它们产生带电中心作为电子给体或受体[5]。ZnIn2S4有不同的多晶型物和用于许多应用程序,六角ZnIn2S4展览光致发光光电导性,立方ZnIn2S4展览热电[6]。ZnIn2S4(子)薄膜的各种方法,如连续离子层吸附和反应(SILAR) [7], solvothermal方法(8、9),简单solvothermal方法[10],水热法(11 - 13)电沉积[14],微波合成设备[15],[16]CBD方法,热氧化的硫前体[17],[18]旋转涂布方法,磁控溅射[19],全年[20],喷雾热解法(21、22)、原子层沉积(23、24)。 ZnIn2S4 thin film have different morphologies such as nanoribbons and nano wires [25], microspheres [26].Compared to other methods spray pyrolysis is basically a chemical process that involves spraying aqueous solution onto a substrate held at high temperature. In the present work, ZnIn2S4 (ZIS) thin films are prepared by the novel technique in a liquid phase (Nebulized Spray pyrolysis) and Characterized for structural, optical and Photoluminance properties. Post deposition heat treatment was carried out to see the effect of annealing temperature on its properties.

获得的优化选取,SC (NH2) 2在默克,氯化铟(InCl3) (Himedia),作为前体。摩尔溶液溶解的前体准备适量的材料去离子水.Chemically清洁2.5 cm X 2.5 cm玻片作为存款衬底。一个简单的玻璃喷嘴是捏造的给予罚款和很小的水滴的前体溶液是由压缩机的清凉的空气。载气的压力(空气)保持不变在1条。喷洒的子薄膜得到从包含氯化锌水溶液中(0.3180米),氯化铟(1.4868米)和硫脲(0.0682米)。相同体积的这三个解决方案混合5到10分钟,然后加入10滴乙醇形成光滑的解决方案。基板被安装在一个热板加热铝基相连。衬底温度维持在350°C。衬底温度正是维护所需的值在±5°C。温度是由数字控制微控制器和衬底温度测量通过附加一个衬底附近的热电偶。 Nozzle to substrate distance was kept constant at 50mm. Spraying was consummate using novel glass nebulizer. The possible chemical reaction that takes place on the heated glass substrate produces a well adherent uniform yellow ZnIn2S4 (ZIS) film. The as-deposited samples are annealed at various temperatures 350°C, 450°C, 550°C to study the influence of annealing and the samples labelled as ZIS, ZIS-T1, ZIS-T2 and ZIS-T3 for convenient depiction.

x射线衍射(XRD)模式,获得XPERT-PRO分析,x射线衍射仪使用Cu-Kα辐射(1.5406)应用电流30 mA和加速电压分别45伏特。紫外可见漫反射光谱被记录在(UV-Vis-NIR)斯派克-光度计(modeljasco - v - 670)。相关信息形态和元素成分的样品记录通过场发射扫描电镜(FESEM)连接到一个能量色散x射线能谱(EDS)由牛津X-act tescan乐器。拉曼光谱的电影被HORIBA-LABRAM hr - 800设备。Photoluminance电影的特点是Horiba JobinYvon Fluoromax-4荧光谱仪。

实验结果

(一)结构特征

x射线衍射研究

XRD衍射技术证实了ZnIn2S4电影结晶度和相组成的材料。子的XRD模式as-deposited和退火电影图一所示。定义良好的衍射峰中观察到的x射线衍射模式ZnIn2S4薄膜(104)、(111)、(110)和(115)索引的六角相ZnIn2S4薄膜(jcpds - 65 - 2023)。没有其他山峰属性阶段观察和显示纯六角ZnIn2S4的形成。峰值强度不是太高。随着退火温度的增加到350°C的峰值强度增加,(104)面,然后降低在450°C,然后在550°C同时增加额外的飞机(110)观察到的峰值450°C和(115)面峰值at550°C。当退火温度增加到550°C的黄色ZnIn2S4电影完全改变了白色[15]。晶粒尺寸的电影使用德拜谢乐公式计算,

发射光谱是研究表面结构和激发态。Fig.9显示ZnIn2S4薄膜的光致发光光谱as-deposited和退火样品(子、ZIS-T1 ZIS-T2和ZIS-T3)。as-deposited和退火的薄膜(ZIS-T1 ZIS-T2) pl光谱包括五个发射乐队出现在452 nm, 484 nm、493 nm、537 nm和570 nm。as-deposited PL光谱(子)和退火电影(ZIST1 ZIS-T2)由强劲的发射光谱带∼470海里。峰值强度逐渐随退火温度的增加而减小。观察峰的消失(ZIS-T3)频谱退火在550°C。发射峰强度在570 nm蓝移到537海里。

结论

子as-deposited和退火电影使用喷雾沉积喷雾热解法。XRD显示所有子asdeposited和退火电影表现出六角阶段。紫外可见近红外光谱显示了最大的透明度是退火电影(ZIS-T5)的近88%。吸收边缘被发现536 nm和525 nm、498 nm和441 nm子,ZIS-T1, ZIS-T2 ZIS-T3电影。为子带隙(例如)值,ZIS-T1, ZIS-T2, ZIS-T3薄膜价值估计为2.79 eV,分别2.89 eV, 2.94 eV和3.3 eV。使用对图像显示了as-deposited子(ZnIn2S4)电影展示了量子态和工作。封闭的化学计量值组成的电影。在PL观察研究强大的发射峰在观察∼470海里as-deposited(子)和退火电影(ZIS-T1 ZIST2)。

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