Отримання та характеристика тонких плівок Cu2CrSnS4, нанесених при різних температурах
Анотація
У цьому дослідженні тонкі плівки Cu2CrSnS4 отримані за допомогою техніки хімічного піролізу при різних температурах осадження (200, 250, 300, 350, 400 і 450°C) і без будь-якого процесу відпалювання. Структурні характеристики плівок були вивчені за допомогою дифракції рентгенівських променів (XRD), мікро-Раманівської спектроскопії та польово-емісійного скануючого електронного мікроскопа (FESEM), тоді як оптичні характеристики досліджені за допомогою УФ-видимої спектрофотометрії, а також описані електричні властивості за допомогою тесту на ефект Холла. Результати XRD для плівок Cu2CrSnS4 (CCTS) показали тетрагональну кристалічну структуру станнітної фази з переважною орієнтацією (112). Результати раманівської спектроскопії підготовлених тонких плівок CCTS показали чіткий пік при ~ 336 см-1. Крім того, результати морфології та наскрізні (FESEM) зображення поверхні тонких плівок показали різні форми та форми з різним розміром зерен у діапазоні від 40 до 294 нм. Оптичне дослідження ультрафіолетового та видимого спектру показало оптичний енергетичний проміжок (1,69-1,59 еВ), який вважається придатним для застосування в тонкоплівкових сонячних елементах. Електричні вимірювання за допомогою тесту на ефект Холла показали, що плівки мають носії заряду (p-типу). З аналізу результатів оптимізована температура підготовлених (CCTS) зразків становила 350oC.
Завантаження
Посилання
S. Vanalakar, P. Patil, and J. Kim, “Recent advances in synthesis of Cu2FeSnS4 materials for solar cell applications: A review”, Solar Energy Materials and Solar Cells, 182, 204-219 (2018). https://doi.org/10.1016/j.solmat.2018.03.021
J. Trajic, M. Romcevic, M. Petrovic, M. Gilic, P. Balaz, A. Zorkovska, and N. Romcevic, “Optical properties of the mechanochemically synthesized Cu2FeSnS4 (stannite) nanocrystals: Raman study”, Optical Materials, 75, 314-318 (2018). https://doi.org/10.1016/j.optmat.2017.10.043
M. Cao, C. Li, B. Zhang, J. Huang, L. Wang, and Y. Shen, “PVP assisted solvothermal synthesis of uniform Cu2FeSnS4 nanospheres”, Journal of Alloys and Compounds, 622, 695-702 (2015). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.10.164
M. Adelifard, “Preparation and characterization of Cu2FeSnS4 quaternary semiconductor thin films via the spray pyrolysis technique for photovoltaic applications”, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 122, 209-215 (2016). https://doi.org/10.1016/j.jaap.2016.09.022
Z.T. Khodair, N.A. Bakr, A. M. Hassan, and A.A. Kamil, "Influence of Substrate temperature and thickness on structural and optical properties of CZTS nanostructures thin films", Journal of Ovonic Research, 15, 377-385 (2019).
M.A. Abed, N.A. Bakr, and S.B. Mohammed, “Synthesis and Characterization of Chemically Spayed Cu2FeSnS4 (CTFS) Thin Films: The Effect of Substrate Temperature”, Materials Science Forum, 1039, 434-441 (2021). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.1039.434
M.A. Abed, N.A. Bakr, and J. Al-Zanganawee, “Structural, Optical and Electrical Properties of Cu2NiSnS4 Thin Films Deposited by Chemical Spray Pyrolysis Method”, Chalcogenide Letters, 17, 179-186 (2020).
S.G. Nilange, N.M. Patil, and A.A. Yadav, “Growth and characterization of spray deposited quaternary Cu2FeSnS4 semiconductor thin films.”, Physica B: Condensed Matter, 560, 103-110 (2019). https://doi.org/10.1016/j.physb.2019.02.008
M. Benchikri, O. Zaberca, R. El Ouatib, B. Durand, F. Oftinger, A. Balocchi, and J.Y. Chane-Ching, "A high temperature route to the formation of highly pure quaternary chalcogenide particles", Mater. Lett. 68, 340–343 (2012). https://doi.org/10.1016/j.matlet.2011.10.105
W. Daranfed, M.S. Aida, A. Hafdallah, and H. Lekiket, "Substrate temperature influence on ZnS thin films prepared by ultrasonic spray", Thin Solid Films, 518, 1082-1084 (2009). https://doi.org/10.1016/j.tsf.2009.03.227
H. Hussein, and A. Yazdani, “Spin-coated Cu2CrSnS4 thin film: A potential candidate for thin film solar cells”, Materials Science in Semiconductor Processing, 91, 58-65 (2019). https://doi.org/10.1016/j.mssp.2018.11.005
A. Sharma, P. Sahoo, A. Singha, S. Padhan, G. Udayabhanu, and R. Thangavel, "Efficient visible-light-driven water splitting performance of sulfidation-free, solution processed Cu2MgSnS4 thin films: role of post-drying temperature", Solar Energy, 203, 284-295 (2020). https://doi.org/10.1016/j.solener.2020.04.027
S. Dridi, N. Bitri, and M. Abaab, “Synthesis of quaternary Cu2NiSnS4 thin films as a solar energy material prepared through «spray» technique”, Materials Letters, 204, 61–64 (2017). https://doi.org/10.1016/j.matlet.2017.06.028
H.J. Ahmed, A.A. Kamil, A.A. Habeeb, and N.A. Bakr, “The influence of Deposition Temperature on the Properties of Chemically Sprayed Nanostructured Cu2CdSnS4 Thin Films”, International Research Journal of Science and Technology, 1, 149 155 (2020). https://doi.org/10.46378/irjst.2020.010211
D. Fikri, A. Yuwono, N. Sofyan, T. Arini, and L. Lalasari, “The effect of substrate heating temperature upon spray pyrolysis process on the morphological and functional properties of fluorine tin oxide conducting glass”, AIP Conference Proceedings, 1826, 1–9 (2017). https://doi.org/10.1063/1.4979219
R.R. Prabhakar, N.H. Loc, M.H. Kumar, P.P. Boix, S. Juan, R.A. John, S.K. Batabyal, and L.H. Wong, "Facile water-based spray pyrolysis of earth-abundant Cu2FeSnS4 thin films as an efficient counter electrode in dye-sensitized solar cells", ACS applied materials & interfaces, 20, 17661–17667 (2014). https://doi.org/10.1021/am503888v
C. Dong, G.Y. Ashebir, J. Qi, J. Chen, Z. Wana, W. Chen, and M. Wang, "Solution-processed Cu2FeSnS4 thin films for photovoltaic application", Materials Letters, 214, 287-289 (2018). https://doi.org/10.1016/j.matlet.2017.12.032
C. Yan, C. Huang, J. Yang, F. Liu, J. Liu, Y. Lai, J. Lib, and Y. Liua, "Synthesis and characterizations of quaternary Cu2FeSnS4 nanocrystals", Chemical Communications, 20, 2603-2605 (2012). https://doi.org/10.1039/C2CC16972J
J. M. Pawlikowski, "Preparation and characterization of close-spaced vapour transport thin films of ZnSe for heterojunction solar cells", Thin Solid Films, 127, 9-28 (1985). https://doi.org/10.1016/0040-6090(85)90209-3
W.H. Koschel, F. Sorger, and J. Baars, "Optical phonons in I-III-VI2 compounds", Le Journal De Physique Colloques, 36, C3 177 C3 181 (1975). https://doi.org/10.1051/jphyscol:1975332
S. Dridi, N. Bitri, and M. Abaab, "Synthesis of quaternary Cu2NiSnS4 thin films as a solar energy material prepared through «spray» technique." Materials Letters, 204, 61-64 (2017). https://doi.org/10.1016/j.matlet.2017.06.028
P.S. Maldar, M.A. Gaikwad, A.A. Mane, S.S. Nikam, S.P. Desai, S.D. Giri, A. Sarkar, and A.V. Moholkar, "Fabrication of Cu2CoSnS4 thin films by a facile spray pyrolysis for photovoltaic application." Solar Energy, 158, 89-99 (2017). https://doi.org/10.1016/j.solener.2017.09.036
N.A. Bakr, Z.T. Khodair, and H.I. Mahdi, “Influence of Thiourea Concentration on Some Physical Properties of Chemically Sprayed Cu2ZnSnS4 Thin Films”, International Journal of Materials Science and Applications, 5, 261-270 (2016). https://doi.org/10.11648/j.ijmsa.20160506.15
S.A. Hameed, N.A. Bakr, A.M. Hassan, and A.N. Jasim, “Structural and optical properties of Cu2ZnSnS4 thin films fabricated by chemical spray pyrolysis”, AIP Conference Proceedings. 2213, 10.1063-5.0000316 (2020). https://doi.org/10.1063/5.0000310
A. Ghosh, A. Biswas, R. Thangavel, and G. Udayabhanu, “Photo-electrochemical properties and electronic band structure of kesterite copper chalcogenide Cu2–II–Sn–S4 (II = Fe, Co, Ni) thin films”, RSC Advances, 6, 96025-96034 (2016). https://doi.org/10.1039/C6RA15700A
S. Lee, J. Kim, H. Woo, Y. Jo, A. Inamdar, S. Pawar, H. Kim, W. Jung, and H. Im, “Structural, morphological, compositional, and optical properties of single step electrodeposited Cu2ZnSnS4 (CZTS) thin films for solar cell application”, Current Applied Physics, 14, 254-258 (2014). https://doi.org/10.1016/j.cap.2013.11.028
Авторське право (c) 2022 Худа Таліб, Набіл А. Бакр, Мохаммед А. Абед
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
