Вісник Львівського університету. Серія фізична 60 (2023) с. 101-115
DOI: https://doi.org/10.30970/vph.60.2023.101

ФІЗИКО-ТЕХНОЛОГІЧНІ УМОВИ ОСАДЖЕННЯ ТОНКИХ ПЛІВОК ХАЛКОГЕНІДІВ КАДМІЮ МЕТОДОМ ХПО, КЗО ТА ВЧ--МАГНЕТРОННОГО НАПИЛЕННЯ

Г. А. Ільчук, А. І. Кашуба, І. В. Семків, Р. Р. Гумінілович

Приведено результати фізико-технологічних режимів осадження тонких плівок халькогенідів кадмію методом ХПО, КЗО та ВЧ--магнетронного напилення. Для осаджених плівок проведеного структурний (XRD) та рентген-флуоресцентного (XRF) аналізу, виміряні оптичні спектри пропускання плівок. Встановлено залежність оптичної ширини забороненої зони від товщини (часу осадження) тонкої плівки. Проведено кореляційний аналіз методів осадження тонких плівок халькогенідів кадмію за результатами аналізу XRD та оптичного пропускання.

Текст статті (pdf)

Список посилань
  1. Kurilo I. V. Morphology, elemental composition, and mechanical properties of polycrystalline CdTe layers / I. V. Kurilo, H. A. Ilchuk, S. V. Lukashuk, I. O. Rudyi, V. O. Ukrainets, N. V. Chekaylo // Semiconductors. -- 2011. -- Vol.45(12). -- P. 1531–1537. doi: 10.1134/S1063782611120086.
  2. Medvedev S.A. Photoconductivity of the coarse-grained polycrystals of CdTe / S. A. Medvedev, Yu. V. Klevkov, C. A. Kolosov, V. S. Krivobok, A. F. Plotnikov // Fiz. Tekhn. Poluprov. -- 2002. -- Vol.36(8). -- P. 937–940. doi: 10.1134/1.1500463.
  3. Sermakasheva N. L. Microwave photoconductivity and photodielectric effect in thin PbS films obtained from thiocarbamide coordination compounds / N. L. Sermakasheva, G. F. Novikov, Yu. M. Shul‘ga, V.N. Semenov // Semiconductors. -- 2004. -- Vol.38(4). -- P. 380–386. doi: 10.1134/1.1734662.
  4. Kashuba A. Basic physical properties of thin films of cadmium chalcogenides / A. Kashuba, I. Semkiv, O. Kushnir // LAP Lambert Academic Publishing. -- 2021. -- Riga, Latvia.
  5. Romeo N. Growth of polycrystalline CdS and CdTe thin layers for high efficiency thin film solar cells / N. Romeo, A. Bosio, R. Tedeschi, V. Canevari // Mater. Chem. Phys. -- 2000. -- Vol.66(2). -- P. 201–206. doi: 10.1016/S0254-0584(00)00316-3.
  6. Basola B. M. Brief review of cadmium telluride-based photovoltaic technologies / B. M. Basola, B. McCandless // J. Photon. Energy. -- 2014. -- Vol.4(1). -- P. 040996. doi: 10.1117/1.JPE.4.040996.
  7. Romeo N. Recent progress on CdTe/CdS thin film solar cells / N. Romeo, A. Bosio, V. Canevari, A. Podesta // Sol. Energy. -- 2014. -- Vol.77(6). -- P. 795–801. doi: 10.1016/j.solener.2004.07.011.
  8. Paudel N. R. Close-space sublimation grown CdS window layers for CdS/CdTe thin-film solar cells / N. R. Paudel, C. Xiao, Y. Yan // J. Mater. Sci.: Mater. Electron. -- 2014. -- Vol.25(4). -- P. 1991–1998. doi: 10.1007/s10854-014-1834-1.
  9. Averin S. V. Metal-semiconductor-metal photodiodes based on ZnCdS/GaP wide-gap heterostructures / S. V. Averin, P. I. Kuznetsov, V. A. Zhitov, N. V. Alkeev, V. M. Kotov, L. Y. Zakharov, N. B. Gladysheva // Techn. Phys. -- 2012. -- Vol.57(11). -- P. 1514–1518. doi: 10.1134/S1063784212110047.
  10. Bhattacharya R. N. High efficiency thin-film CuIn1–\textit{x}Ga\textit{x}Se2 photovoltaic cells using a Cd1–\textit{x}Zn\textit{x}S buffer layer / R. N. Bhattacharya, M. A. Contreras, B. Egaas, R. N. Noufi, A. Kanevce, J. R. Sites // Appl. Phys. Lett. -- 2006. -- Vol.89(25). -- P. 253503. doi: 10.1063/1.2410230.
  11. Oladeji I. O. Synthesis and processing of CdS/ZnS multilayer films for solar cell application / I. O. Oladeji, L. Chow // Thin Solid Films. -- 2005. -- Vol.474(1–2). -- P. 77–83. doi: 10.1016/j.tsf.2004.08.114.
  12. Mahmood W. Optical and electrical studies of CdS thin films with thickness variation / W. Mahmood, J. Ali, I. Zahid, A. Thomas, A. Haq // Optik. -- 2018. -- Vol.158. -- P. 1558–1566. doi: 10.1016/j.ijleo.2018.01.045.
  13. Bosio A. Polycrystalline CdTe thin films for photovoltaic applications / A. Bosio, N. Romeo, S. Mazzamuto, V. Canevari // Prog. Cryst. Growth Charact. Mater. -- 2006. -- Vol.52(4). -- P. 247–279. doi: 10.1016/j.pcrysgrow.2006.09.001.
  14. McCandless B.E. Processing options for CdTe thin film solar cells / B.E. McCandless, K.D. Dobson // Sol. Energy. -- 2004. -- Vol.77(6). -- P. 839–856. doi: 10.1016/j.solener.2004.04.012.
  15. Petrus R. Yu. Optical-energy properties of CdS thin films obtained by the method of high-frequency magnetron sputtering / R. Yu. Petrus, H. A. Ilchuk, A. I. Kashuba, I. V. Semkiv, E. O. Zmiiovska // Opt. Spectrosc. -- 2019. -- Vol.126(3). -- P. 220–225. doi: 10.1134/S0030400X19030160
  16. Ilchuk G. A. Growth of thin CdS films on glass substrates via reaction of thiourea with cadmium acetate in aqueous solution / G. A. Ilchuk, I. V. Kurilo, V. V. Kusnezh, R. Yu. Petrus, P. I. Shapoval, R. R. Guminilovich, M. V. Partyka, S. V. Tokarev // Inorg. Mater. –- 2014. –- Vol.50(8). -– P. 762–767. doi: 10.1134/S0020168514080093.
  17. Guminilovych R. R. Chemical surface deposition and growth rate of thin CdSe films / R. R. Guminilovych, P. I. Shapoval, I. I. Yatchyshyn, G. A. Ilchuk, V. V. Kusnezh // Russian J. Appl. Chem. -– 2013. –- Vol.86(5). -– P. 696–702. doi: 10.1134/S1070427213050157.
  18. Delice S. Temperature dependence of band gaps in sputtered SnSe thin films / S. Delice, M. Isik, H. H. Gullu, M. Terlemezoglu, S. O. Bayrakli, M. Parlak, N.M. Gasanly // Journal of Physics and Chemistry of Solids. –- 2019. –- Vol.131. -– P. 22–26. doi: 10.1016/j.jpcs.2019.03.004.
  19. Khammass Khalaf M. Influence of nanocrystalline size on optical band gap in CdSe thin films prepared by DC sputtering / M. Khammass Khalaf, B. A. M. ALhilli, A. I. Khudiar, A. Abd Alzahra // Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Application. -– 2016. –- Vol.18. –- P. 59–66. doi: 10.1016/j.photonics.2016.01.001.
  20. Prakash D. Thickness-dependent dispersion parameters, energy gap and nonlinear refractive index of ZnSe thin films / D. Prakash, E. R. Shaaban, M. Shapaan, S. H. Mohamed, A. A. Othman, K. D. Verma // Materials Research Bulletin. –- 2016. –- Vol.80. –- P. 120–126. doi: 10.1016/j.materresbull.2016.03.039.
  21. Goktas A. Preparation and characterisation of thickness dependent nano-structured ZnS thin films by sol–gel technique / A. Goktas, F. Aslan, E. Yasar, I. H. Mutlu // J. Mater. Sci.: Mater. Electron. –- 2012. –- Vol.23. –- P. 1361–1366. doi: 10.1007/s10854-011-0599-z.
  22. Bouderbala M. Thickness dependence of structural, electrical and optical behaviour of undoped ZnO thin films / M. Bouderbala, S. Hamzaoui, B. Amrani, A. H. Reshak, M. Adnane, T. Sahraoui, M. Zerdali // Physica B: Condensed Matter. –- 2008. –- Vol.403. – P. 3326–3330. doi: 10.1016/j.physb.2008.04.045.
  23. Shaalan M. S. The optical constants of CdSe thin films in the visible and near-IR / M. S. Shaalan, R. Muller // Solar Cells. -– 1990. –- Vol.28. –- P. 185–192. doi: 10.1016/0379-6787(90)90052-7
  24. Ilchuk H. Optical-energy properties of CdSe thin film / H. Ilchuk, R. Petrus, A. Kashuba, I. Semkiv, E. Zmiiovska // Molecular Crystals and Liquid Crystals. -- 2020. -- Vol.699(1). -- P. 1--8. doi: 10.1080/15421406.2020.1732532.
  25. Ilchuk H. A. Optical-energy properties of the bulk and thin-film cadmium telluride (CdTe) / H. A. Ilchuk, R. Yu. Petrus, A. I. Kashuba, I. V. Semkiv, E. O. Zmiiovska // Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii. -- 2018. -- Vol. 16(3). -- P. 519–533. doi: 10.15407/nnn.16.03.519.
  26. Petrus R. Optical properties of CdTe thin films obtained by the method of high-frequency magnetron sputtering / R. Petrus, H. Ilchuk, A. Kashuba, I. Semkiv, E. Zmiiovska // Functional Materials. -- 2020. -- Vol. 27. -- P. 342--347. doi:10.15407/fm27.02.342
  27. Kashuba A. I. Optical properties of CdSe thin films with different thicknesses obtained by the method of high-frequency magnetron sputtering / A. I. Kashuba, H. A. Ilchuk, I. V. Semkiv, B. Andriyevsky, Y. M. Storozhuk, R. Y. Petrus // Romanian Journal of Physics. -- 2023. -- Vol.68(5-6). -- P. 204(17).