Напівпровідникові метал-сульфідні та метал-селенідні тонкі плівки завдяки своїм унікальним оптоелектричним властивостям можуть бути використані у фотоелектричних системах. Найбільшого використання набули плівки CdS. Але через його токсичність існує значний інтерес замінити CdS іншими напівпровідниковими плівками з подібними або навіть кращими властивостями, одержаними хімічним осадженням (ХО). Одним з перспективних кандидатів заміни кадмій сульфіду є хімічно осаджені плівки індій сульфіду.
В даній роботі розглянуто та проаналізовано основні аспекти синтезу тонких плівок індій сульфіду методом хімічного осадження. Акцентовано увагу на виборі методу хімічного осадження в зв’язку з простотою його виконання в технологічному плані, можливістю використання різноманітних вихідних речовин для синтезу широкого спектру напівпровідникових тонких плівок при температурах до 100 0С.
Проаналізовано основні умови синтезу плівок та розглянуто їхній вплив на фазовий склад, оптичні та морфологічні властивості плівок. Донором іонів In3+ виступають солі індій хлориду (InCl3×4H2O) чи індій сульфату (In2(SО4)3), донором S2- є тіоацетамід (ТАА, CH3CSNH2). В усіх випадках вказано, що досліди проводили в сильно кислому середовищі (рН = 1-2,5). Кисле середовище створювали за допомогою розчину сульфатної кислоти. Ацетатну або лимонну кислоти додають як комплексоутворюючі агенти. Синтез плівок здійснювали на попередньо підготовлені підкладки. В більшості методик синтезу підкладкою слугує скло або різні його модифіковані види: борсилікатне скло, фтороване оксидом олова скло (FTO), системи скло/SnO2, скло/Cu3BiS3, ІТО/скло, в деяких випадках використовуються полімери. Скляні підкладки промивають хромовою сумішшю, промиваються дистильованою водою і висушують протягом 10-15 хв. Температура робочого розчину коливалась в межах 50 – 90ºС. Товщина плівок прямопропорційна до часу осадження і дуже сильно залежить від природи підкладки та попередньої її обробки. При дослідженні структури отриманих плівок індій сульфіду фіксували наявність фази
β-In2S3, після відпалу на дифрактограмах зразків спостерігали нову фазу In6S7. Умови отримання та властивості плівок індій сульфіду зведені в одну таблицю.
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 і порівнянню фізико-хімічних властивостей плівок в залежності від умов синтезу.
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. Pawar S. M.
Recent status of chemical bath deposited metal chalcogenide and metal oxide thin films / S. M. Pawar,
B. S. Pawar, J. H. Kim et. All // Curr. Appl. Phys., vol. 11(2), pp. 117–161, 2011. 3. 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. 4. Likfroman, A. Mise en evidence d’une solution solide de type spinele
dance le diagramme de phase du systeme In-S /A. Likfroman // J. Solid State Chemistry. – 1980. –
Vol. 34. – P. 353–359. 5. 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.
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. 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.
8. Shang G. H., Kunze K., HampdenSmith M. J., Duesler E. N. Chem. Vapor Depos. 2(1996) 242.
9. Лурье Ю. Ю. Справочник по аналитической химии / Ю. Ю. Лурье. – М.: Химия, 1971. 10. 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.