تهیه لایه های نازک نیمرساناهای نوری snxsy و snxsey و بررسی: مشخصات نانوساختاری، الکتریکی و نوری آنها

در چند دهه اخیر با گسترش تولید نیمرساناهای مرکب و کاربردهای متنوع آنها توجه پژوهشگران و صنایع در جهت جایگزین کردن این نیمرساناها بجای سیلیکون و خانواده نیمرساناهای سنتی جلب شده است. دراین میان نیمرساناهای ترکیبی گروه iv-iv بویژه سولفید و سلنیاید قلع با خواص نوری و الکترونی ویژه مورد توجه قرار گرفته اند و تحقیقات گسترده و فزآینده ای درزمینه عوامل موثر درروش های تهیه و بهبود خواص فیزیکی آنها بویژه در زمینه سلول های خورشیدی و قطعات الکترونیک نوری در حال انجام است. در این پژوهش، به منظور درک عمیق مبانی فیزیکی و کسب شرایط بهینه کاری، مطالعه عوامل مختلف موثر در ویژگیهای فیزیکی این ترکیبات مورد بررسی قرار گرفته است. در بخش مطالعاتی این پژوهش، روشهای فیزیکی و شیمیایی تهیه لایه های نازک نیمرسانای نوری و مشخصه یابی خواص آنها بررسی شده است. در بخش تجربی پژوهش، لایه های نازک سولفید قلع و سلناید قلع به روش اسپری پایرولیزیز و لایه های نازک سولفید قلع به روش تبخیر حرارتی تهیه شده اند و تاثیر پارامترهای لایه نشانی بر روی خواص فیزیکی آنها بررسی شد. نتایج مطالعات تجربی لایه های سولفید قلع تهیه شده به روش اسپری پایرولیزیز نشان می دهد که افزایش تراکم گوگرد، آهنگ لایه نشانی و حجم محلول اسپری نظم بلوری را افزایش می دهد، در حالیکه افزایش دمای بستر از 370 به oc 470 نظم بلوری را کاهش می دهد. بیشترین جذب اپتیکی لایه ها در ناحیه طول موجهای مرئی است. افزایش تراکم گوگرد، دمای بستر و حجم محلول اسپری منجر به کاهش گاف نوری از 3/43 به ev 2/55 2 می شود، در صورتیکه افزایش آهنگ لایه نشانی موجب افزایش گاف نوری می شود. همچنین افزایش تراکم گوگرد سبب افزایش مقاومت الکتریکی می شود، در حالیکه افزایش دمای بستر و حجم محلول اسپری مقاومت الکتریکی را کاهش می دهد. تغییر نوع رسانش از n به p با افزایش تراکم گوگرد در لایه ها مشاهده شده است، اما با افزایش دمای بستر و حجم محلول اسپری رسانش نوع p به n تبدیل می گردد. بررسی لایه های سلناید قلع تهیه شده به روش اسپری پایرولیزیز نشان می دهد که افزایش دمای بستر نظم بلوری را افزایش می دهد. همچنین افزایش تراکم سلنیوم گاف نوری را کاهش می دهد. افزایش تراکم سلنیوم و کاهش دمای بستر مقاومت الکتریکی را زیاد می کند. مطالعه لایه های نازک سولفید قلع تهیه شده به روش تبخیر حرارتی نشان داد که بازپخت آنها در خلاء و در حضور گوگرد موجب تشکیل فازهای سولفید قلع می گردد و افزایش دمای بستر موجب کاهش گاف نوری را سبب می شود. بر اساس نتایج به دست آمده در این پژوهش، با کنترل پارامترهای لایه نشانی می توان بسیاری از مشخصه ها از جمله گاف نوری، خواص الکتریکی و اپتیکی لایه های نازک سولفید قلع و سلناید قلع را به منظور ساخت قطعات نیمرسانای نوری بهینه کرد.