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国际先进研究期刊》的研究在电子、电子、仪表工程

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属性和电气STUDYOF IN2S3 / SNO2 /玻璃基板

答:Timoumi1、2
  1. 光伏和半导体材料实验室、国家工程学院的突尼斯,37岁的风光的邮政信箱1002突尼斯,突尼斯,
  2. 应用科学学院物理系,嗯AL-Qura大学Makka El Mukarrama KSA。
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文摘

In2S3电影SnO2 pyrex基体上沉积了真空热蒸发技术。影响是用于光伏应用。不同的表征方法使用:光学性质的电影从透光率进行了测量,通过XRD结构属性,和表面形态的扫描电镜显微分析。x射线衍射显示结晶电影In2S3相对应。根据扫描电镜图像,这部电影非常紧凑,homogeneus微观结构。霍尔效应的电测量显示,电阻率约为0.9我‚´10-3Ω。厘米,tIn2S3电影SnO2 pyrex基体上沉积了真空热蒸发技术。影响是用于光伏应用。不同的表征方法使用:光学性质的电影从透光率进行了测量,通过XRD结构属性,和表面形态的扫描电镜显微分析。x射线衍射显示结晶电影In2S3相对应。 According to SEM image, the film is very compact and homogeneus microstructure. Electrical measurements by Hall effect shows that resistivity is about 0.910-3Ω.cm, the mobility is 49.3cm2/Vsand the concentration of carriers is 1.41019cm-3. The determination of the carrier type by the hot point and hall effect gives the same result. The layer has a rather low resistance of 60 Ω. The conductance and capacitancecharacterization at ambient temperature in dark and under illumination were also investigated and gives interest physical properties for photovoltaic applications.he mobility is 49.3cm2/Vsand the concentration of carriers is 1.41019cm-3. The determination of the carrier type by the hot point and hall effect gives the same result. The layer has a rather low resistance of 60 Ω. The conductance and capacitancecharacterization at ambient temperature in dark and under illumination were also investigated and gives interest physical properties for photovoltaic applications.

关键字
在2年代3,SnO2真空蒸发导纳谱,霍尔效应,光电。

介绍
如今,铜(Ga) Se2-based太阳能电池实现了创纪录的效率值[1,2]薄膜光伏技术包含一个非常薄的界面层由化学浴沉积的cd。然而,有一个伟大的兴趣一直在化合物取代cd[3]的学术和工业社区[4],以及替代真空化学浴沉积的过程。替代材料和制备工艺的主要要求是大带隙能量减少紫外线的光损失范围,和沉积温度低,避免退化层之前存入设备制造顺序。最近,高度已报告令人鼓舞的结果非常薄In2S3电影由co-evaporation[5],通过原子层化学汽相淀积[6]和真空热蒸发技术[7]显示强烈的依赖In2S3层最终设备的效率。
2 S 3中是一种重要的半导体带隙值大约2.8 eV[8]和范围在2.0 eV - 3.7 eV根据制备方法[9]。它是一种很有前途的候选人很多技术应用由于其稳定性,其光学特性[10],声学[11]和电子[12]属性。发光体,它可以用作催化剂缓冲层,电极,太阳能电池和气体传感器(13-22),因为其独特的催化、光学、电子和gaz-sensing属性。
在目前的工作中,我们通过真空热蒸发沉积技术对SnO2硫化铟薄膜/耐热玻璃基板。研究了电影在黑暗和光照特性包括结构、形态、光学和电子。

实验的细节

1。薄膜制备
SnO2层沉积在高硅衬底440°C使用喷雾热解技术。之后,In2S3影片准备使用的蒸发In2S3粉在高真空系统的基准压力105托。用热蒸发源,可以控制的坩埚温度或权力的来源。SnO2 / Pyrex的温度蒸发过程中固定在240°C。
电气测量、样品厚度约1μm被使用。两个情节铟是沉积在In2S3和SnO2样本,为了获得欧姆接触,我们一个小球的铟切成两块(图1)。雷竞技网页版
图像
我们把它们放在样品加热后确保扩散到180°C。阻抗分析仪是用于收集阻抗测量频率范围宽。我们采用并行模式测量电导G和电容C使用一个交变信号的振幅50 mV。

2。电影描述:
沉积特征电影使用x射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、光学透射光谱,霍尔效应和阻抗光谱学。
进行了x射线衍射测量onD8推进衍射仪与CuKA¯一¡单色辐射(¯¬= 1.5418)。表面形态是使用一种高分辨率扫描电镜检查毫微秒示波器III (Veeco 3100)。光学透射率和反射率光谱测量的电影在300 - 1800纳米波长范围依照-近红外分光光度计(日本岛津公司型)配备一个积分球。电气测量与阻抗光谱学研究(HPLF 4192)为了收集阻抗分析仪测量频率范围宽。电导率In2S3电影已经决定使用热探针法和n型。

结果与讨论

x射线衍射分析:
的阶段结构产品以XRD分析。图2显示了典型的x射线衍射模式的样本准备在240°C。七个明显的衍射峰出现在10 - 70°¯±范围。所有的x射线衍射模式的山峰都索引为每个反射化合物和看到的模式。这一展示了几个峰,对应与立方In2S3。
图像
所有的反射峰很容易索引立方相的一个¯¢-In2S3结构(JCPDS)。不可见的特征峰因可能的杂质,如InS, In2S3的光谱研究和其他阶段。和峰值明显狭窄,这表明该产品是良好的结晶。
平均晶粒尺寸是使用[23]谢乐公式计算:
图像
λ是x射线波长(1.5418),βis最大的布喇格衍射峰和β半极大的线宽(弧度)。

2形态分析:
扫描电子显微图有助于阐明的地形属性成长电影表面。图3显示了In2S3的扫描电子显微图/ SnO2 / pyrex描述他们的表面形貌。显然从照片看,密度和高的表面均匀覆盖衬底。
可以看出,表面非常紧凑,可以解释为底物性质的影响。事实上,SnO2衬底被用来实现CuInS2 / In2S3太阳能电池的欧姆接触CuInS2吸收材料和In2S3光学窗雷竞技网页版口。
图像

3光学分析:
光学透射光谱In2S3 / SnO2and SnO2films在300 - 1800海里as-deposited硫化铟电影如图4所示。找到示例展示一把锋利的紫外截止在370纳米左右。样品的透光率在可见光谱范围内(400 - 800 nm)在70%以上为SnO2电影大振幅干涉条纹显示高度的同质性的电影。近红外区域的透光率降低由于互动与平华强SnO2表明浅状态密度高的存在。In2S3 / SnO2 / pyrex电影的透明度降低由于厚性质和传播是低于10%取决于电影的厚度。
图像

4阻抗频谱分析:
研究了电气系统的行为在一个广泛的频率(60 - 108 hz)在黑暗环境温度和照明使用阻抗光谱学技术。这种技术使我们能够独立的电气参数的真实和虚构的成分,因此提供了一个真实情况的材料属性。
图5显示了频率的依赖关系在黑暗和illimunation电导。
电导是使用以下公式计算[24]:
图像
在G(ω)In2S3sample的电导。它演示了一个单调的增加与频率高频率范围(> 10 hz)的一面。电导模式显示频率独立高原在低频区域和展品分散在更高的频率。这种行为遵循的普遍权力法律(25、26),
图像
环球数码创意在哪里直流电导(低频频率独立高原地区),一个是pre-exponential因素和m分指数在0和1之间,对应于一个跳跃的过程。
图像
电导谱可以分裂成两个部分。首先,在低频率的高原出现这两种情况下。电导值随温度上升表明,电导材料的热激活过程。传导是由于只对弛豫过程和极化场。
因此电荷载体运输可以通过局部之间的跳跃状态。陷阱的一些州由无序和不完整的成键原子之间可以由航空公司根据其分布的带隙和随后起诉。空的状态可能捕获电子的带电状态,因此电荷的传导将随后跳跃运营商从陷阱状态空陷阱。
第二,在高频部分,电导G证明跳跃机制的存在。的频率变化的斜率电导谱发生通常被称为“跳频”。另一方面,电导谱方法在高频率接近对方。这可能是由于电荷本地化[27]。
图6显示了电容谱与频率。在室温下也几乎获得了类似的结果在黑暗和光照条件。电容慢慢衰减在一个广泛的频率范围100 Hz - 100千赫。电容的增加与极化是由于photo-generated电子和空穴的转移。
图像

5霍尔效应:
电阻率、流动性和运营商的浓度表示在表1。我们注意到大厅流动性高的薄膜沉积在SnO2 /耐热玻璃。事实上的影响硫化铟的支持是明确的层。所以,无定形的支持(玻璃),它形成一个很好的层化合物由于密度的限制的强烈支持。大厅的部分直接支持,移动运营商相对比的层沉积在非晶态的支持。载体浓度也显著的两个系列的样品。后者,是一种有效的测量大厅的常数,单晶的方法集中运营商。大厅的流动性和电阻率改善层沉积在SnO2 / pyex。
霍尔效应的研究证实,层有一个非常重要的密度载体的负载指示semiconductrice n型的性质。
图像

结论
In2S3层是由真空热蒸发methodon SnO2 / pyrex 240°C。这些层附着和均匀的外观。XRD研究显示,In2S3电影是没有任何二次结晶阶段。扫描电镜测量表示,电影是同质的,形成微晶晶界隔开。阻抗分析表明传导是由于弛豫过程和极化场和电容photo-generated电子和空穴的转移。霍尔效应证明流动强烈取决于衬底并确认n型薄膜的性质。
In2S3层与这些属性适合他们的应用程序作为缓冲层光伏设备。未来的工作将集中在光学参数的优化没有电子和结构的恶化。

引用
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