Structural, optical and electrical characterization of CdSexTe1-x thin films

Bu çalışmanın amacı, üçlü CdSexTe1-x ince filmlerin yapısal, optik ve elektriksel özelliklerinin araştırılmasıdır. CdTe ve CdSe ince filmler, sırasıyla 1.5eV ve 1.7eV'lik direkt yasak enerji bant değerleri nedeniyle güneş pillerinde kullanılmaktadır. Ek olarak, yüksek absorpsiyon katsayılarına sahip olmaları da CdTe ve CdSe filmlerinin güneş hücrelerinde emici tabaka olarak kullanılmasında önemli bir etkendir. Bu nedenle, bu iki film karıştırılarak, ortaya çıkan üçlü CdSexTe1-x alaşımının özellikleri güneş hücresi uygulamaları için optimize edilebilir. Te ve Se arasındaki kimyasal ve CdTe ve CdSe arasındaki yapısal benzerlikler geniş bir katı çözünürlüğü sağlar. Se ve Te oranını değiştirilerek, CdSexTe1-x'in yapısal, optik ve elektronik özellikleri ayarlanabilir ve böylece güneş enerjisi teknolojisi için umut verici sonuçlar elde edilebilir. CdSexTe1-x ince filmler, termal olarak buharlaştırılmış CdSe katmanlarının üzerine, elektron demeti ile buharlaştırılan CdTe katmanların istiflenmesi ile oluşturuldu. Değişken stokiyometrinin yapı üzerindeki etkilerini tanımlamak için, farklı bileşen oranlarında CdSexTe1-x filmler hazırlandı. Ek olarak, üretim sonrası ısıl tavlama işleminin etkileri analiz edildi ve bu işlem için optimize değerler tespit edildi. Filmlerin yapısal özellikleri, X ışını kırınımı (XRD), Raman spektroskopisi ve enerji dağıtıcı X ışını kırınımı (EDX) ile incelendi. Filmlerin optik karakterizasyonu için UV-Vis spektroskopisi kullanılıp, CdSexTe1-x ince filmlerin bant aralığı değerleri belirlendi. Elektriksel karakterizasyon, sıcaklığa bağlı iletkenlik ve foto iletkenlik ölçümleri ile yapıldı. Ayrıca, CdSexTe1-x ince filmlerin yüzey yapısı, atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelendi. Üçlü CdSexTe1-x ince filmlerin özellikleri ele alındığında, üretim sonrası ısıl işlem için uygun değerlerin 400°C'de 60 dakika olduğu ortaya kondu. XRD ve Raman spektroskopisi sonuçları, filmlerin polikristal yapıya sahip olduğunu ve tavlama sıcaklığının artmasıyla kristalliğin arttığını gösterdi. Bununla birlikte, istenen stokiyometriyi korumak adına tavlama işleminde sıcaklık için bir üst sınırın belirlenmesi gereği ortaya kondu. Aksi takdirde, yüksek sıcaklıklarda gözlenen Se buharlaşmasının filmlerin bileşiminde kontrolsüz değişiklikler oluşturabileceği gözlendi. Ayrıca, CdSexTe1-x ince filmlerin bant enerjilerinin 1.4 eV≤E_g≤1.7 eV arasında değerler alabildiği ve iletkenliklerinin 10-7(Ω.cm)-1 mertebesinde olduğu ortaya kondu.