In this study CZTS thin films were fabricated by
a two-stage process that sputter deposition of metallic Cu, Zn, and Sn on Mo
coated glass substrates and annealing process at 500 °C using various short
dwell times (4, 8, and 12 min) using Rapid Thermal Processing (RTP) approach.
The X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, Scanning Electron Microscopy
(SEM), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX), and photoluminescence were
employed to characterize the CZTS samples synthesized employing different sulfurization
times. It was observed that all CZTS thin films showed Cu-poor and Zn-rich
composition according to EDX results. XRD patterns displayed formation of
kesterite CZTS and CuS secondary phases. Raman spectra of the films justified
formation of kesterite CZTS phase for all CZTS thin films and formation of CTS
phase, which is difficult to distinguish by XRD pattern of the films for CZTS-8
and CZTS-12 samples. SEM images of the films displayed dense, void-free, and
inhomogeneous surface structure regardless of the sulfurization time. The
optical band gap of the films as determined by photoluminescence was found to
be about 1.36-1.37 eV.
Cu2ZnSnS4 sputtering annealing time annealing temperature RTP
Bu çalışmada CZTS ince
filmler iki-aşamalı yöntem kullanılarak üretildi; Mo kaplı cam üzerine saçtırma
yöntemiyle metalik Cu, Zn ve Sn katmanlarının kaplanması ve sonrasında bu
katmanlı yapının 500 °C sıcaklık ve farklı kısa sürelerde (4, 8 ve 12 dakika)
hızlı ısıl işlem (RTP) yaklaşımı ile tavlanması. Farklı tavlama süreleri ile
üretilen CZTS örnekler X-ışını kırınımı (XRD), Raman spektroskopisi, Taramalı
Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağılımlı X-ışını Spektroskopisi (EDX) ve
fotoluminesans teknikleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Üretilen bütün
CZTS örneklerin Cu-fakiri ve Zn-zengini kimyasal kompozisyona sahip olduğu ve
XRD desenlerinde CZTS fazı oluşumun yanında CuS fazının da oluştuğu
görülmüştür. Raman spektroskopisi ile hem CZTS fazının oluştuğu doğrulanmış
olup hem de XRD ile ayırt edilemeyen CTS fazının oluştuğu tespit edilmiştir.
SEM ile elde edilen film yüzey görüntülerinin sülfürleme süresinden bağımsız
olarak yoğun, deliksiz ve homojen olmayan bir yapıya sahip oldukları tespit
edilmiştir. Fotolüminesans spektrumları ile optik yasak enerji aralığının
1.36-137 civarında olduğu belirlenmiştir.
Birincil Dil | İngilizce |
---|---|
Bölüm | Natural Sciences |
Yazarlar | |
Yayımlanma Tarihi | 30 Eylül 2019 |
Gönderilme Tarihi | 14 Şubat 2019 |
Kabul Tarihi | 19 Nisan 2019 |
Yayımlandığı Sayı | Yıl 2019Cilt: 40 Sayı: 3 |