بررسی خواص فیزیکی لایه های نازک و نانوساختارها در نیمرساناهای ترکیبی کالکوژنی

در این رساله خواص فیزیکی لایه های نازک نانوساختاری cus، سیستم های دوتایی cus-zns و نیمرساناهای آلیاژ سه تایی cu2sns3 (cts) تهیه شده به روش اسپری پایرولیزیز (افشانه تجزیه حرارتی) بر روی زیرلایه های شیشه و ;ftoهمچنین دیودهای لایه نازک cts/fto مورد بررسی قرار گرفته اند. در این مطالعه از دستگاه های مختلف شامل: میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (fesem)، طیف نگار پاشندگی انرژی (eds)، پراش پرتو ایکس (xrd)، طیف سنج uv-vis-nir، طیف سنج فوتولومینسانس (pl)، آزمایش هال و مشخصه یابی جریان – ولتاژ (i-v) استفاده شده است. در نمونه های cus که با نسبت های مولی s/cu مختلف (33/0 و 43/0) در بازه دمایی 260-oc310 رشد یافته اند دریافتیم: نمونه های بدست آمده از ویژگی نانوساختاری همراه با ساختار بسبلوری کوولیت با راستای ترجیحی (102) برخوردار بوده و با افزایش دمای رشد، گاف نواری و چگالی حفره ای لایه ها کاهش یافته اند. با مطالعه نتایج تجربی تاثیر غلظت zn/cu بر خواص فیزیکی لایه های رشد داده شده cus-zns دریافتیم با افزایش این نسبت نه تنها جهت رشد ترجیحی (102)، مربوط به cus، به تدریج به راستای بلوری ترجیحی (111) مربوط به فاز مکعبی ?-zns تغییر یافته است بلکه همچنین مقادیر گاف نواری مستقیم و چگالی حاملی (نوع p) لایه ها کاهش یافته اند. در نمونه هایcu2sns3 (cts) برای نخستین بار دریافتیم این لایه ها دارای فاز بلوری تری کلینیک بوده و افزایش نسبت مولی sn/cu (بین صفر تا 1) حاکی از تغییر جهت رشد ترجیحی (102) به راستای ترجیحی فاز تری کلینیک cu2sns3 است. علاوه بر این، این تغییرات با کاهش حدود ev1 در گاف نواری ماده همراه است. سرانجام مبادرت به ساخت تعدادی دیودهای پیوندگاهی p/n از لایه های نازک cts/fto (که می توانند در کاربردهای فوتوولتایی مورد استفاده قرار گیرند) نموده و مشخصه جریان-ولتاژ (i-v) آنها را در دمای اتاق و در شرایط تاریکی مورد بررسی قرار دادیم. تحلیل داده ها نشانگر آن است که در این قطعات جریان های بازترکیبی نقش عمده ای در مشخصه الکتریکی آنها دارند.