اثرات غلظت منبع گوگرد و زمان لایه نشانی بر ساختار، مورفولوژی و خواص نوری لایه های نازک نانوبلوری ZnS

نویسندگان

1 گروه شیمی فیزیک،دانشکده علوم، دانشگاه گلستان، گرگان

2 گروه مهندسی پلیمر، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه گلستان، گرگان

چکیده

در این تحقیق، لایه های نازک نانو ساختار ZnS به ضخامت ۱3۰ تا 21۰ نانومتر به روش لایه نشانی حمام شیمایی بر روی زیر لایه‌های شیشه‌ای در دمای ͦ C۷۰ تهیه شد. در این روش، به جای آمونیاک از تری اتیل آمین به عنوان عامل کمپلکس دهنده و تیواستامید به عنوان منبع گوگرد استفاده شد. تغییرات غلظت نسبی تیواستامید به Zn و زمان لایه نشانی بر ساختار، مورفولوژی سطح ، اندازه نانوذرات، تراکم دانه بندی ذرات، ضخامت و خواص نوری لایه ها با استفاده ازدستگاههای XRD ، FE-SEM ، AFM و طیف سنجی UV-Vis. مورد بررسی قرار گرفت. نتایج طیف عبوری UV-Vis نمونه ها نشان داد که مقدارعبور نور از لایه‌ها در ناحیه مرئی بیش از ۷۰ بوده و مقدار شکاف نوار لایه ها در حدود eV 3/4-75/3 تخمین زده شد. نتایج XRDمشخص کرد که لایه های تهیه شده بخوی بصورت بلوری درآمده و ساختار مکعبی دارند. تصاویر FE-SEM نمونه ها نشان داد که سطح لایه ها بطور یکنواخت از نانو ذرات کروی ریز و متراکم تشکیل شده اند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect ofsulfur source concentration and deposition time on structure, morphology and optical properties ofZnS nanocrystalline thin films

نویسندگان [English]

  • A . Darbeigi nameghi 1
  • A. Goudarzi 2
1 Department of Polymer Engineering, Faculty of Engineering, Golestan University, Gorgan
2 Department of Polymer Engineering, Faculty of Engineering, Golestan University, Gorgan
چکیده [English]

In this research, ZnS nanostructure thin films with thicknesses of 130-210 nm were prepared on glass substrates at 70 C by chemical bath deposition method. In this method, thioacetamide and triethylamine were used as a S-2 source and a completing agent instead of ammonia, respectively. The effect of changes in concentration ratio of thioacetamide to zinc as well as deposition time on structure, surface morphology, particle size, thickness and optical properties of the layers were examined by X-ray diffraction XRD, field emission scanning electron microscopy FE-SEM, atomic force microscopy AFM and ultraviolet-visible UV-vis. spectroscopy. UV-vis. spectroscopy data showed the prepared ZnS films to have more than 70 transmission in the visible region and an optical band gap ranging from 3.75 to 4.1 eV. XRD results revealed that the obtained films were highly crystalline with a cubic structure. FE-SEM images showed that the surface of the films was covered with homogenous, dense and fine spherical nanoparticles.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Thin films
  • ZnS
  • concentration effect
  • chemical bath deposition (CBD)
  • semiconductor

مراجع

[1] W.Tang, D.C. Cameron, "Electroluminescent
zinc sulphide devices produced by sol-gel
processing", Thin Solid Film, 280, 221-226 July,
1996.
[2] J.Leeb, V. Gebhardt, G. Muller, D. Haarer,
D.Su, M.Giersig, G. McMahon, L. Spanhel,
"Colloidal Synthesis and Electroluminescence
Properties of Nanoporous MnIIZnS Films", J.
Phys.Chem.B,103, 7839-7845, 1999
[3]. H.K., N.G. Deshpande, Y.G. Gudageb, A.
Ghosh, S.D. Chavhan, S.R. Gosavi, Ramphal
Sharma "Growth, structural, optical and electrical
study of ZnS thin films deposited by solution
growth technique (SGT)", Journal of Alloys and
Compounds 453, 519–524, 2008
[4] A. Goudarzi, G. Motedayen Aval, S. S. Park,
M. Ch. Choi, R. Sahraei, M. H. Ullah, A. Avanes,
and Ch.S. Ha,” Low-Temperature Growth of
Nanocrystalline Mn-Doped ZnS Thin Films
Prepared by Chemical Bath Deposition and
Optical Properties” Chem. Mater. 21, 2375–2385,
2009.
[5] S. W. Shin, S. R. Kang, K. V. Gurav, J. h. Yun,
J. H. Moon,J. Y. Lee and J. H. Kim, “A study on
the improved growth rate and morphology of
chemically deposited ZnS thin film buffer layer for
thin film solar cells in acidic medium”, Sol. Energ ,
85, 2903-2911, 2011
[6] Y.S. Kim and S.J. Yun, “Studies on
polycrystalline ZnS thin films grown by atomic
layer deposition”, Appl. Surf. Sci., 229, 105-111,
2004.
[7] R. R. Chamberlin and J. S. Skarman,
“Chemical Spray Deposition Process for Inorganic
Films”. J. Electrochem. Soc., 113, 86-89,1966.
[8] F. Zhenyi, C. Yichao, H. Yongliang, Y.
Yaoyuan, D. Yanping, Y. Zewu, T. Hongchang, X.
Hongtao and W. Heming. "CVD growth of bulk
polycrystalline ZnS and its optical properties. –
Journal of Crystal Growth", , 237–239, p. 1707–
1710, 2002.
[9] A. Antony, K.V. Murali, R. Manoj, M.K.
Jayara "The effect of the pH value on the growth
and properties of chemical-bath-deposited ZnS thin
films", Materials Chemistry and Physics 90, 106–
110,2005
[10] S. Biswas, P. Pramanik and P.K. Basu “A
solution growth technique for the preparation of
zinc sulfide thin film", Materials Letters ,4, 81–84,
1986.
[11] Reza Sahraei, Ghaffar Motedayen Aval,
Alireza Goudarzi "Compositional, structural, and
optical study of nanocrystalline ZnS thin films
prepared by a new chemical bath deposition route",
Journal of Alloys and Compounds 466, 488–492,
2008.
90 زمستان 1398 |شماره چهارم |سال ششم
[12] J. Hong, D. Lim, Y.J. Eo, C.Choi, “Chemical
bath deposited ZnS buffer layer for Cu (In, Ga)
Se2 thin film solar cell ,“ Applied Surface Science,
432, 250-254, 2018.
[13] T. Abza, F.K. Ampong, F.G. Hone, R.K.
Nkum, F. Boakye , “Preparation of cadmium zinc
sulfide (Cd(1−x)ZnxS) thin films from acidic
chemical baths ”, Thin Solid Films, 666 , 28-33,
2018.
[14] J. Li, L. Huang, J. Hou, X. Wu, J. Niu, G.
Chen, J. Gong, “Effects of Substrate Orientation
and Solution Movement in Chemical Bath
Deposition on Zn(O,S) Buffer Layer and Cu
(In,Ga)Se2 Thin Film Solar Cells ”, Nano Energy ,
58 ,427-436, 2019.
[15] A. Goudarzi, A. Dorbeygi Namghi, Ch. S. Ha,
“Fabrication and characterization of nanostructured ZnS thin films as the buffer layers in
solar cells”, RSC Advances, 4, 59764-59771, 2014.
نانومقیاس
دوره 6، شماره 4
دی 1398
صفحه 81-90

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 06 آبان 1399
  • تاریخ پذیرش: 06 آبان 1399

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار