Fabrication of SnS thin film by rapid thermal processing: effect of annealing temperature in sulfurization process

Authors : Ali ÇİRİŞ, Mehmet Ali OLĞAR

Pages : 404-413

Doi:10.17714/gumusfenbil.1006581

View : 16 | Download : 3

Publication Date : 2022-04-15

Article Type : Research Paper

Abstract :Bu çalışmada, sülfürleme sıcaklığının SnS ince filmlerin özellikleri üzerine etkisi araştırıldı. SnS ince film örnekleri, RF saçtırma metodunda tek hedef SnS saçtırma kaynağı kullanılarak ile SnS filmlerinin biriktirilmesi ve devamında 225, 300 ve 375°C sıcaklıklarda Hızlı Isıl İşlem (RTP) sistemiyle tavlama/sülfürleme işlemi kullanılmasıyla iki aşamada üretildi. Filmlerin analizleri için XRD, Raman spektroskopisi, EDX, optik geçirgenlik ve Van der Pauw gibi çeşitli karakterizasyon teknikleri kullanıldı. EDX analizleri, tüm numunelerin neredeyse stokiyometrik (S/Sn~1) kimyasal kompozisyona sahip olduğunu gösterdi. Ancak sülfürleme sıcaklığı arttıkça numunelerdeki sülfür miktarının hafifçe arttığı görüldü. Filmlerin XRD spektrumları, tavlama sıcaklığından bağımsız olarak ortorombik SnS yapısının oluşumunu gösterdi. En yüksek sıcaklıkta (375°C) tavlanan SnS örneğinde ortorombik SnS fazının yanında SnS2 ikincil faz oluşumu gözlendi. Filmlerin Raman spektroskopi ölçümleri, ortorombik SnS yapısının oluşumunu doğruladı. Filmlerin bant aralığının, sülfürleme sıcaklığına bağlı olarak 1.42 ile 1.81 eV arasında değiştiği belirlendi. Sergilediği özellikler ile öne çıkan örnek olan 300°C’de sülfürlenen SnS ince filminin elektriksel karakterizasyonu, özdirenç ve yük taşıyıcı konsantrasyonunun sırasıyla 1.07x104 Ω.cm ve 1.70x1014 cm-3 olduğu belirlendi. Gerçekleştirilen tüm karakterizasyonlara dayanarak, 300°C'de sülfürlenen SnS ince filminin potansiyel güneş hücre uygulamaları için daha üstün yapısal ve optik özelliklere sahip olduğu sonucuna varıldı.
Keywords : Hızlı ısıl işlem RTP, RF mıknatıssal saçtırma, Sülfürleme sıcaklığı, Kalay sülfür SnS