تاثير درجة حرارة القاعدة على الخواص التريكيبية والبصرية لاغشية Cu2ZnSnS4) CZTS) الرقيقة المحضرة بطريقة التحليل الكيميائي الحراري == Effect of Substrate Temperature on Structural and Optical Properties of Cu2ZnSnS4(CZTS) Films Prepared by Chemical Spray Pyrolysis Method
Author name:
شهلاء منذر عبد المحسن ضاحي
Supervisor name:
نبيل علي بكر
General topic:
Physics
Specific topic:
Thin Films
Degree:
Master
University:
University of Diyala - College Of Science
Language:
Arabic
University location:
Diyala
First pages:
26T1997 - p.pdf
Abstract:
تم في هذا العمل تحضير اغشيةCu2ZnSnS4 (CZTS) بطريقة التحلل الكيميائي الحرارية. وذلك بانمائها على قواعد زجاجية نظيفة ومسخنة عند الدرجات الحرارية °C((200,250,300,350,400,450.درست الخواص التركيبية والبصرية لهذه الاغشية باستخدام حيود الاشعة السينية (XRD)ومجهر القوة الذرية AFMومطياف الاشعة فوق البنفسجية - المرئية. اظهرت نتائج فحوصات الاشعة السينية ان الاغشية المحضرة كانت ذات تركيب متعدد التبلور ومن الـنـوع الرباعي وبالاتجاه السائد (112). وتم حساب حجم البلوريات بطريقة شيرر وكانت اعلى قيمة لها هي(34.401)nm عند درجة الحرارة°C .(450) واجري تحليل وليامسون - هول لجميع العينات والذي تضمن حجم البلوريات ولاجهادات المايكروية . اما نتائج مجهر القوة الذريةAFM فقد اظهرت تجانس ونعومة اغشية CZTS. كما تمت دراسة الخصائص البصرية للاغشية من خلال تسجيل طيفي النفاذية والامتصاصية ولمدى الاطـوال الـمـوجـية nm (900 - 300 ). تم حساب فـجـوة الـطاقة البصرية للانتقال الالكتروني المباشر الـمـسـمـوح باستخدام معادلة (Tauc) وقد وجد انها تقل بزيادة درجات الحرارة وتتراوح قيمهاeV (1.85 - (2.3. وقد وجد ايضا ان قيم طاقـة اورباخ تتراوح بين 477) meV - 643). وتم حساب الثوابت البصرية للاغشية المحضرة والتي تضمنت (معامل الامتصاص وثابت العزل بجزايه الحقيقي والخيالي والتوصيلية البصرية) كدالة لطاقة الفوتون ومعامل الانكسار ومعامل الخمود كدالة للطول الموجي. | In this work, Copper zinc tin sulfide (CZTS) films are prepared by using a chemical spray pyrolysis technique. CZTS thin films have been grown on clean preheated glass at different substrate temperature of (200,250,300,350,400 and 450) oC. The structural and optical properties of these films have been studied using XRD, AFM, and UV - Visible spectroscopy. The XRD results showed that all films are polycrystalline in nature with tetragonal structure and preferred orientation along (112) plane. The crystallite size was calculated using Scherrer’s formula and it is found that the CZTS thin films have maximum crystallite size of (34.401 nm) at substrate temperature of 450 oC. Williamson - Hall analysis was carried out for all samples and the crystallite size along with microstrains were estimated. AFM results show homogenous and smooth thin films. The absorbance and transmittance spectra have been recorded in the wavelength range of (300 - 900) nm in order to study the optical properties. The optical energy gap for allowed direct electronic transition was calculated using (Tauc equation). It is found that the band gap decreases as the substrate temperature increases and the optical allowed energy gap for the direct electronic transitions was in the range of (2.3 - 1.85) eV. The Urbach energy values range between (477 - 643) meV. The optical constants including (absorption coefficient, real and imaginary parts of dielectric constant and optical conductivity) is also calculated as a function of photon energy. Refractive index and extinction coefficient are estimated as a function of wavelength.
