تهیه لایه نازک نانوساختار سولفیدقلع (SnS) به روش حمام شیمیایی و بررسی اثر عامل کمپلکس دهنده بر ویژگی های آن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

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

2 گروه مهندسی پلیمر-دانشکده فنی و مهندسی گرگان- دانشگاه گلستان-گرگان

3 گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه ایلام، ایلام

چکیده

دراین مطالعه لایه های نازک نانو ساختار سولفید قلع با استفاده از دو عامل کمپلکس دهنده آمونیوم استات و هگزا متیلن
تترامین به روش حمام شیمیایی بر روی زیر لایه شیشه ای و زیر لایه انعطاف پذیر پلی اتیلن تر فتالات( PET )تهیه گردید. اثر عامل کمپلکس دهنده بر مورفولوژی سطح، ساختار، خواص نوری و اندازه ذرات تشکیل دهنده لایه نازک بررسی شد. تصاویر FE- SEMبدست آمده از نمونه ها نشان داد که ذرات نانو ساختار سولفید قلع بطور متراکم و یکنواخت، سطح زیر لایه را پوشش داده اند. نتایج الگوهای XRDنشان داد که لایه های بدست امده به خوبی بلوری شده و دارای ساختار اورتورمبیک هستند. مقدار انرژی شکاف نوار لایه ها در محدوده ( 1.70-1.60لکترون ولت) بدست آمد. نتایج طیف عبوری فرابنفش- مرئی نمونه ها نشان داد که لایه های تهیه شده مقدار عبور کمی را در ناحیه مرئی دارا بوده و در نتیجه بعنوان یک جاذب مناسب در سلول های خورشیدی میتوانند مورد استفاده قرار گیرند

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Preparation of nano-structured SnS thin films by chemical bath deposition method and investigating complexing agent on its properties

نویسندگان [English]

  • Seyyedeh Maryam Mohammadi 1
  • Alireza Goudarzi 2
  • Reza Sahraei 3
1 Department of chemistry, Faculty of Sciences, Golestan University, Golestan, Gorgan
2 ِDept. of Polymer Engineering, ,Faculty of Engineering, Golestan University, Gorgan,Iran
3 3Department of chemistry, Faculty of Sciences, Ilam University, Ilam
چکیده [English]

In this study, nanostructured SnS thin films were prepared using two complexing agents of ammonium acetate and hexamethylenetetramine (HMTA) by chemical bath deposition method on the glass and
polyethylene terephthalate (PET) substrate. The effect of complexing agents on surface morphology, structure, optical properties and particle size of the films were investigated by various techniques. The FE-SEM images of the samples showed that the SnS nanoparticles were coated as dense and homogenous on the substrate. The XRD results indicated that the SnS thin films well-crystallized and had orthorhombic crystal structure. The energy gap values of the films varied from 1.06 to 1.07 eV. The results of ultraviolet-visible spectrum of the samples showed that the SnS films had low transmittance values in the visible region, therefore they can be used as an absorber layer in the solar cells.

کلیدواژه‌ها [English]

  • thin film
  • tin sulfide
  • optical properties
  • absorber layer
  • chemical bath deposition
  1. [1] A. Dhanya, C. Deepa, K. Geetanjali, M. Anupama, , & T.Remadevi, “Effect of post deposition by UV irradiation on chemical bath deposited tin sulfide thin films,” Applied Physics A, 116(3), 1467-1472, 2014.

    [2] E. Guneri,  C. Ulutas, F. Kirmizigul, F. Altindemir,  F. Gode, & C.     Gumus, “Effect of deposition time on structural, electrical, and optical properties of SnS thin films deposited by chemical bath deposition,” applied surface science, 257(4), 1189-1195, 2010.

    [3] U. Chalapathi, B. Poornaprakash, & S. H.  Park, “Growth and properties of cubic SnS films prepared by chemical bath deposition using EDTA as the complexing agent,” Journal of Alloys and Compounds, 689, 938-944, 2016.

    [4] A. Akkari,  M. Regima,  C. Guasch, & N.  Kamoun Turki, “Effect of deposition time on physical properties of nanocrystallized SnS zinc blend thin films grown by chemical bath deposition,” In Advanced Materials Research , 324, 101-104,2011.

     [5] A. Higareda-S´anchez, R. Mis-Fern´andez, I. Rimmaudo, E. Camacho-Espinosa, J. L. Pe˜na E, “ Evaluation of pH and deposition mechanisms effect on tin sulfide thin films deposited by chemical bath deposition ,” Super lattices and Microstructures, 151-106831, 2021.

     [6] M. Du,  X. Yin, & H. Gong, “ Effects of triethanolamine on the morphology and phase of chemically deposited tinsulfide, ” Materials Letters, 152, 40-44, 2015.

    [7] P. C. Huang, J. L. Huang, S. C.Wang, M. O. Shaikh, & C. Y.  Lin, “Photoelectrochemical properties of orthorhombic and metastable phase SnS nanocrystals synthesized by a facile colloidal method, ”Thin Solid Films, 596, 135-139, 2015.

     

    [8] S Gedia, V.Reddy, M. Reddy, S. Alhammadia, Ph.Reddy Guddetib, T.R. Reddy Kotteb, Ch. Parka, “ Influence of deposition temperature on the efficiency of SnS solar cells,” Solar Energy 184 305–314,(2019).

     

     [9] S. Mahdi Mohamed, A. Hmood, K. Ibrahim, M. Naser Ahmed, M. Bououdina, “ Dependence of pH on Phase Stability, Optical and Photoelectrical Properties of SnS Thin Films,” Superlattices and Microstructures, 2019.

    [10] F. Gode, E. Guneri, &  O. Baglayan, “ Effect of tri-sodium citrate concentration on structural, optical and electrical properties of chemically deposited tin sulfide films. ”Applied Surface Science, 318, 227-233 2014.

    [11] C. Gao, H. Shen, L. Sun, & Z. Shen, “Chemical bath deposition of SnS films with different crystal structures, ” Materials Letters, 65(9), 1413-1415, 2011.

    [12] U. Chalapathi, B. Poornaprakash, & , S. H. Park, “Chemically deposited cubic SnS thin films for solar cell applications,”Solar Energy, 139, 238-248, 2016.

    [13] T. H. Patel, “ A novel route to nanocrystalline semiconducting SnS thin films suitable for photovoltaic structures, ” AIP( In AIP Conference Proceedings ) 536, 1127-1128, 2013.

    [14] M. Ben Mbarek, M. Reghima, N. Yacoubi, N. Barradas, E. Alves, N. Bundaleski, O. Teodoro, M. Kunst, R. Schwarz, “Microwave transient reflection in annealed SnS thin films, ” Materials Science in Semiconductor Processing, 121, 105302, 2021.

    [15] A. Javed , N. Khan ,S. Bashir, M. Ahmad, M. Bashir, "Thickness dependent structural, electrical and optical properties of cubic SnS thin films,” Materials Chemistry and Physics, 246 122831,2020.

     [16]  N. Abhiram, D. Thangaraju , R. Marnadu, S. Gunasekaran, V. Santhana, J. Chandrasekaran, N.S.M.P. Latha Devi, M. Shkird,

    1. AlFaify “ Development of morphology tuned SnS hierarchical structures for enhanced photosensitive photodiode fabrication, ” Inorganic Chemistry Communications, 129 -108623, 2021.

    [17] S. Gedi, V. Reddy , M. Reddy, T. R.Reddy Kotte,Y.sang Park, and W. Kyoung Kim, “ Effect of C4H6O6 concentration on the properties of SnS thin films for solar cell applications, ” Applied Surface Science, 2018.

     [18] A. Mukherjee, & P. Mitra, “Characterization of tin (II) sulphide thin film synthesized by successive chemical solution deposition,” Indian Journal of Physics, 89(10), 1007-1012. 2015.

    [19] A. Basak, S. S. Mishra, U. P. Singh, & A. Mondai, “Analysis of chemically deposited SnS thin film for solar cell application, ” IEEE, 1-4, 2015.

     [20] S. A. Bashkirov, V. F. Gremenok, V. A. Ivanov, V. Shevtsova, & P. P. Gladyshev, “Influence of substrate material on the microstructure and optical properties of hot wall deposited SnS thin films, ” Thin Solid Films, 585, 40-44, 2015.

    [21] R. Mariappan , T. Mahalingam, V. Ponnuswamy “ Preparation and characterization of electrodeposited SnS thin films, ” Optik 122 2216 – 2219, 2011.

    [22]  A. Akkari, T. Ben Nasr, & N. Kamoun, “ Structural and optical properties of Tin sulphide thin films, ” AIP (In AIP Conference Proceedings) ,(Vol. 935, No. 1), 37-42, 2007.