Синтез і властивості плівок індій сульфіду, одержаних хімічним осадженням

2017;
pp.13-23
1
Національний університет „Львівська політехніка”
2
Національний університет „Львівська політехніка”
3
Lviv Polytechnic National University
4
Lviv Polytechnic National University

Розглянуто та проаналізовано основні аспекти синтезу тонких плівок індій сульфіду методом хімічного осадження. Акцентовано увагу на виборі методу хімічного осадження в зв’язку з його перевагами. Проаналізовано основні умови синтезу плівок (природа і концентрація реагуючих речовин робочого розчину, температура, час осадження, природа підкладки, умови відпалу) та розглянуто їхній вплив на фазовий склад, оптичні та морфологічні властивості плівок. Підсумовано результати досліджень фізико-хімічних властивостей плівок. Виділено оптимальні умови хімічного осадження плівок індій сульфіду в залежності від природи підкладки і способу її попередньої підготовки. Особлива увага приділена аналізу, порівняння фізико-хімічних властивостей плівок в залежності від умов синтезу.

The main aspects of synthesis of indium sulphide thin films by chemical deposition were considered and analyzed. The attention is focused on the choice of chemical bath deposition method due to its benefits. Analyzed basic conditions of synthesis films (nature and concentration of the reagents in working solution, temperature, precipitation time, the nature of the substrate, annealing conditions) and examined their impact on the phase composition, optical and morphological properties of the films. Summed up investigations results of physical and chemical properties of the films. Highlighted optimal conditions for chemical bath deposition films of indium sulfide depending on the nature of the substrate and the method of preparation. Particular attention is paid to the analysis, comparison physical and chemical properties of films according to the synthesis conditions.

1. Revathi N. Synthesis and physical behaviour of In2S3 films / N. Revathi , P. Prathap, K.T. Ramakrishna Reddy // Applied Surface Science – 2008 – Vol.  254 – P. 5291-5298. 2. Omelianovych А. Effect of post annealing on the characteristics of In2S3 buffer layer grown by chemical bath deposition on a CIGS substrate / A. Omelianovych, J. Hye Kim, L. Larina, B. Tae Ahn // Current Applied Physics – 2015 – doi: 10.1016/j.cap.2015.08.019. 3. C. Laurencic Investigation of Cu(In,Ga)Se2/In2S3 diffuse interface by Raman scattering / C. Laurencic, L. Arzel, F. Couzinié-Devy, N. Barreau // Thin Solid Films – 2011 – Vol 519.,Р.  7553-7555. 4. Gao Z.  Investigation on growth of In2S3 thin films by chemical bath deposition / Z. Gao, J. Liu, H. Wang // Materials Science in Semiconductor Processing – 2012 – Vol. 15 – Р. 187 – 193.
5. Gopinath G.R. Influence of bath temperature on the properties of In2S3 films grown by chemical bath deposition / G.R. Gopinath, R.W. Miles, K.T. Ramakrishna Reddy // Energy procedia – 2013 – Vol.34 – P. 399 – 406. 6. Lokhande C.D. Chemical bath deposition of indium sulphide thin films: preparation and characterization / C.D. Lokhande, A. Ennaoui, P.S. Patil1,M. Giersig, K. Diesner, M. Muller, H. Tributsch // Thin Solid Films – 1999 – 340 – P. 18 – 23. 7. Ernits K. Characterisation of ultrasonically sprayed InxSy buffer layers for Cu(In,Ga)Se2 solar cells / K. Ernits, D. Brémaud, S. Buecheler, C.J. Hibberd, M. Kaelin, G. Khrypunov, et al. // Thin Solid Films – 2007 – Vol. 515 – P. 6051–6054. doi:10.1016/j.tsf.2006.12.168. 8. Asenjo В. Properties of In2S3 thin films deposited onto ITO/glass substrates by chemical bath deposition / B. Asenjo, C. Guille, A. M. Chaparro, E. Saucedo, V. Bermudez, D. Lincot, J. Herreroa, M. T. Gutierrez // Journal of Physics and Chemistry of Solids – 2010 – 71 – Р. 1629 – 1633. 9. Yahmadi B. Structural analysis of indium sulphide thin films elaborated by chemical bath deposition. // B. Yahmadi, N. Kamoun, R. Bennaceur, M. Mnari, M. Dachraoui, K. Abdelkrim // Thin Solid Films – 2005 – Vol. 473 – P. 201-207. 10. Castelo-Gonzalez O.A. Synthesis and characterization of In2S3 thin films deposited by chemical bath deposition on polyethylene naphthalate substrates / O.A.Castelo-Gonzalez, H.C. Santacruz-Ortega, M.A. Quevedo-Lopez, M. Sotelo-Lerma // Journal of electronic materials – 2012 – Vol. 41 – No. 4. DOI:10.1007/s11664-011-1865-9. 11. Yahmadi В. Structural analysis of indium sulphide thin films elaborated by chemical bath deposition / B. Yahmadi, N. Kamoun, R. Bennaceur, M. Mnari, M. Dachraoui, K. Abdelkrim // Thin Solid Films – 2005 – 473 – Р. 201– 207. 12. Yamaguchi1 K. Structural and compositional analyses on indium sulfide thin films deposited in aqueous chemical bath containing indium chloride and thioacetamide / K. Yamaguchi1, T. Yoshida, H. Minoura // Thin Solid Films – 2003 – 431 –432 – P. 354–358.  doi:10.1016/S0040-6090(03)00152-4. 13. Bayon R. Reaction mechanism and kinetics for the chemical bath deposition of In(OH)xSy thin films // R. Bayon, J. Herrero // Thin Solid Films – 2001 – 387 – P. 111-114. 14. Kilani M. Structural, optical and electrical properties of In2S3:Sn thin films grown by chemical bath deposition on Pyrex / M. Kilani, C. Guasch, M. Castagne, N. Kamoun-Turki // J. Mater Sci – 2012 –  Vol. 47 – P. 3198 – 3203, doi: 10.1007/s10853-011-6155-7.15. Mesa F. Optical and structural study of In2S3 thin films growth by co-evaporation and chemical bath deposition (CBD) on Cu3BiS3 / F. Mesa, W. Chamorro, M. Hurtado // Applied Surface Science – 2015. doi:10.1016/j.apsusc.2015.04.032. 16. Meng X. Fabrication and characterization of indium sulfide thin films deposited on SAMs modified substrates surfaces by chemical bath deposition / X. Meng, Y. Lu, X. Zhang, B. Yang, G. Yi, J. Ji // Applied Surface Science 2011 – 258 – P. 649 – 656, doi:10.1016/j.apsusc.2011.07.036. 17. G.H. Shang, K. Kunze, M.J. HampdenSmith, E.N. Duesler, Chem. Vapor Depos. 2(1996) 242. 18. Barreau N. Bandgap properties of the indium sulfide thin-films grown by co-evaporation /  Barreau, A. Mokrani, F. Couzinié-Devy, J. Kessler, Thin Solid Films – 2009 – Vol. 517 – P. 2316–2319. doi:10.1016/j.tsf.2008.11.001. 19. Guillén C. Tailoring growth conditions for modulated flux deposition of In2S3 thin films / C. Guillén, T. Garcia, J. Herrero, M.T. Gutiérrez, F. Briones // Thin Solid Films – 2004 – Vol. 451–452 – P. 112–115. doi:10.1016/j.tsf.2003.10.144. 20. Yoosuf R. Optical and photoelectrical properties of β-In2S3 thin films prepared by two-stage process / R. Yoosuf, M.K. Jayara, / Sol. Energy Mater. Sol. Cells. – 2005 – Vol. 89 – P. 85–94. doi:10.1016/j.solmat.2005.01.004.
21. Wang S.S. An evaluation of the deposition parameters for indium sulfide (In2S3) thin films using the grey-based Taguchi method / S.S. Wang, F.J. Shiou, C.C. Tsao, S.W. Huang, C.Y. Hsu // Mater. Sci. Semicond. Process. – 2013 – Vol. 16 – P. 1879–1887. doi:10.1016/j.mssp.2013.06.012. 22. Naghavi N. Growth studies and characterisation of In2S3 thin films deposited by atomic layer deposition (ALD) / N. Naghavi, R. Henriquez, V. Laptev, D. Lincot // Appl. Surf. Sci. – 2004 – Vol. 222 – P. 65–73. doi:10.1016/j.apsusc.2003.08.011.. 23. Spiering S. Stability behaviour of Cd-free Cu(In,Ga)Se2 solar modules with In2S3 buffer layer prepared by atomic layer deposition / S. Spiering, D. Hariskos, S. Schröder, M. Powalla / Thin Solid Films – 2005 – Vol. 480–481 – P. 195–198. doi:10.1016/j.tsf.2004.11.056. 24. Asikainen T. Growth of In2S3 thin films by atomic layer epitaxy / T. Asikainen, M. Ritala, M. Leskelä // Applied Surface Science – 1994 – Vol. 82-83 – P. 122–125.
2
5. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии / Ю. Ю. Лурье // изд. «Химия» – 1971 –- изд. 4. 26. Фреїк Д.М. Напівпровідникові тонкі плівки – сучасний стан (огляд) / Д.М. Фреїк, В.М. Чобанюк, Л.І. Никируй // Фізика і хімія твердого тіла – 2006 – Т. 7, № 3 – С. 405-417.