Dönel kaplama yöntemi ile büyütülen Cu3SnS4 ince filmlerde tavlama süresinin filmlerin yapısal ve optik özellikleri üzerine etkisinin incelenmesi

Bu çalışmada, Cu3SnS4 ince örnekleri, 30 ve 40 sccm H2S:Ar (1:9) kükürt akışı kullanılarak, 550 °C'de kuvars fırınında azot gazı altında 15 ve 30 dakika süreyle farklı tavlama koşullarında dönel kaplama tekniğiyle kireç-taşı cam alttaşlar üzerine üretilmiştir. Örneklerin morfolojik, optik ve kristal özellikleri, sırasıyla AFM, UV-vis, fotolüminesans, XRD ve Raman analizlerini içeren farklı ölçüm sistemleri ile incelenmiştir. Cu3SnS4 ince filmleri için X-ışını kırınımı (XRD) desenleri, tüm ince filmlerin polikristal bir yapıya sahip olduğunu ortaya koymuştur. Cu3SnS4 ince filmlerin kristalit boyutu, dislokasyon yoğunluğu, mikro-gerilme ve kristalit sayısı, XRD spektrumlarından hesaplanmıştır. 30 sccm kükürt akışında 15 dakika tavlanan CTS-1 ince filmi, en iyi kristal yapıyı göstermiştir. ince filmlerin yüzeyinin küresel şekildeki mikro-kristal oluşumuna sahip olduğunu göstermektedir. Cu3SnS4 ince filmler incelendiğinde, filmlerin vadi ve tepe bölgelerinden oluştuğu ve vadi bölgesinin nispeten pürüzsüz olup, tepe bölgesinde ise belirli yönelimlere sahip kristal yapının oluştuğu görülmektedir. İnce filmlerin ultraviyole-görünür spektrofotometri (UV-Vis) ölçümleri, kükürt akışı ve tavlama süresi ile birlikte görünür ışık aralığındaki emilimin değiştiğini göstermiştir. Enerji bant genişliği 1.36 eV ile 1.96 eV arasında değişmiştir. CTS örneklerinin kırılma indeksi ve yüksek frekans dielektrik sabiti, Herve ve Vandamme, Moss ve Ravindra ilişkileri kullanılarak hesaplanmış ve bulunan değerlerin birbirleriyle uyumlu olduğu görülmüştür. PL spektrumu incelendiğinde, yaklaşık 1.41 eV ve 1.80 eV'de yer alan PL pikleri gözlenmiştir. 549 ve 567 nm dalga boylarında ve 689.42 ile 882.6 nm dalga boylarında bir yayılım bandı görülmüştür.