Published December 8, 2020 | Version v1
Publication Open

Electrodeposition of ternary compounds for novel PV application and optimisation of electrodeposited CdMnTe thin-films

Creators

  • 1. Sheffield Hallam University
  • 2. Federal University of Technology

Description

Growth of polycrystalline CdMnTe ternary compound thin films has been carried out using cathodic electrodeposition technique at different cathodic potentials. The range of the cathodic potentials used in this work has been chosen according to the cyclic voltammogram results. The CdMnTe thin films were electroplated from electrolyte containing CdSO4, TeO2 and MnSO4 in an acidic aqueous medium. Glass/fluorine-doped tin oxide (FTO) substrates have been used to electrodeposit the semiconductor layers. The structural, compositional, morphological, optical and electrical properties of the CdMnTe thin films were studied using X-ray diffraction (XRD), Sputtered neutral-mass spectroscopy (SNMS), Scanning electron microscopy (SEM), UV-Vis spectroscopy and Photo-electro-chemical (PEC) cell measurements respectively. The primarily grown as-deposited (AD) layers went through two different post-growth surface treatment conditions- heat-treated in air in the presence of CdCl2 (CCT) and heat-treated in air in the presence of GaCl3 (GCT). Results from the XRD indicated the polycrystalline nature of the electrodeposited films. The electroplated films have cubic crystal structures and the preferred orientation was found to be along the (111) plane of CdMnTe. Inclusion of Mn has been qualitatively observed using SNMS measurement. The optical energy bandgaps of the thin films were found to be varying between ~ 1.90 and ~ 2.20 eV. Though all the layers after post-treatment showed p-type electrical conduction, both p and n-type conductivity were obtained at different cathodic potentials for as-deposited materials. Comparison of the deposited layers to other electrodeposited ternary compounds has also been discussed.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم تنفيذ نمو الأغشية الرقيقة للمركب الثلاثي CdMnTe متعدد البلورات باستخدام تقنية الترسيب الكهربائي الكاثودي في إمكانات كاثودية مختلفة. تم اختيار نطاق الإمكانات الكاثودية المستخدمة في هذا العمل وفقًا لنتائج التصوير المقطعي الدوري. تم طلاء الأغشية الرقيقة CdMnTe بالكهرباء من إلكتروليت يحتوي على CdSO4 و TeO2 و MnSO4 في وسط مائي حمضي. تم استخدام ركائز أكسيد القصدير المشبع بالزجاج/الفلور لترسيب طبقات أشباه الموصلات بالكهرباء. تمت دراسة الخصائص الهيكلية والتركيبية والمورفولوجية والبصرية والكهربائية لأغشية CdMnTe الرقيقة باستخدام حيود الأشعة السينية (XRD)، مطيافية الكتلة المحايدة المتناثرة (SNMS)، المجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، مطيافية الأشعة فوق البنفسجية المرئية وقياسات الخلايا الكهروضوئية الكيميائية (PEC) على التوالي. مرت الطبقات المودعة في المقام الأول بحالتين مختلفتين من المعالجة السطحية بعد النمو - المعالجة بالحرارة في الهواء في وجود CdCl2 (CCT) والمعالجة بالحرارة في الهواء في وجود GaCl3 (GCT). أشارت نتائج جهاز الأشعة السينية إلى الطبيعة متعددة البلورات للأفلام المترسبة بالكهرباء. تحتوي الأغشية المطلية بالكهرباء على هياكل بلورية مكعبة وتم العثور على الاتجاه المفضل على طول المستوى (111) من CdMnTe. تمت ملاحظة إدراج المنغنيز نوعيًا باستخدام قياس SNMS. وتبين أن فجوات نطاق الطاقة الضوئية للأغشية الرقيقة تتراوح بين ~ 1.90 و ~ 2.20 فولت. على الرغم من أن جميع الطبقات بعد المعالجة أظهرت توصيلًا كهربائيًا من النوع p، فقد تم الحصول على كل من الموصلية من النوع p و n عند إمكانات كاثودية مختلفة للمواد المودعة. كما تمت مناقشة مقارنة الطبقات المترسبة بالمركبات الثلاثية الأخرى المترسبة بالكهرباء.

Translated Description (French)

La croissance de films minces de composés ternaires CdMnTe polycristallins a été réalisée en utilisant la technique d'électrodéposition cathodique à différents potentiels cathodiques. La gamme des potentiels cathodiques utilisés dans ce travail a été choisie en fonction des résultats du voltammogramme cyclique. Les films minces de CdMnTe ont été électrodéposés à partir d'un électrolyte contenant CdSO4, TeO2 et MnSO4 dans un milieu aqueux acide. Des substrats d'oxyde d'étain (FTO) dopés au verre/fluor ont été utilisés pour électrodéposer les couches semi-conductrices. Les propriétés structurelles, compositionnelles, morphologiques, optiques et électriques des couches minces de CdMnTe ont été étudiées en utilisant respectivement la diffraction des rayons X (DRX), la spectroscopie de masse neutre pulvérisée (SNMS), la microscopie électronique à balayage (MEB), la spectroscopie UV-Vis et les mesures de cellules photoélectrochimiques (CEP). Les couches principalement cultivées telles que déposées (AD) ont subi deux conditions de traitement de surface post-croissance différentes : un traitement thermique à l'air en présence de CdCl2 (CCT) et un traitement thermique à l'air en présence de GaCl3 (GCT). Les résultats de la DRX ont indiqué la nature polycristalline des films électrodéposés. Les films électrodéposés ont des structures cristallines cubiques et l'orientation préférée a été trouvée le long du plan (111) de CdMnTe. L'inclusion de Mn a été qualitativement observée à l'aide de la mesure SNMS. Les bandes interdites d'énergie optique des films minces ont été trouvées variant entre ~ 1,90 et ~ 2,20 eV. Bien que toutes les couches après le post-traitement aient montré une conduction électrique de type p, la conductivité de type p et de type n a été obtenue à des potentiels cathodiques différents pour les matériaux tels que déposés. La comparaison des couches déposées à d'autres composés ternaires électrodéposés a également été discutée.

Translated Description (Spanish)

El crecimiento de películas delgadas de compuestos ternarios de CdMnTe policristalino se ha llevado a cabo utilizando la técnica de electrodeposición catódica a diferentes potenciales catódicos. El rango de los potenciales catódicos utilizados en este trabajo se ha elegido de acuerdo con los resultados del voltamograma cíclico. Las películas delgadas de CdMnTe se electrodepositaron a partir de electrolito que contenía CdSO4, TeO2 y MnSO4 en un medio acuoso ácido. Se han utilizado sustratos de vidrio/óxido de estaño dopado con flúor (FTO) para electrodepositar las capas semiconductoras. Las propiedades estructurales, de composición, morfológicas, ópticas y eléctricas de las películas delgadas de CdMnTe se estudiaron utilizando difracción de rayos X (XRD), espectroscopía de masas neutras por pulverización catódica (SNMS), microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopía UV-Vis y mediciones celulares fotoelectroquímicas (PEC), respectivamente. Las capas cultivadas principalmente como se depositan (AD) pasaron por dos condiciones diferentes de tratamiento superficial posterior al crecimiento: tratadas térmicamente en aire en presencia de CdCl2 (CCT) y tratadas térmicamente en aire en presencia de GaCl3 (GCT). Los resultados de la XRD indicaron la naturaleza policristalina de las películas electrodepositadas. Las películas electrodepositadas tienen estructuras cristalinas cúbicas y se encontró que la orientación preferida era a lo largo del plano (111) de CdMnTe. La inclusión de Mn se ha observado cualitativamente utilizando la medición SNMS. Se encontró que las brechas de banda de energía óptica de las películas delgadas variaban entre ~ 1.90 y ~ 2.20 eV. Aunque todas las capas después del postratamiento mostraron conducción eléctrica de tipo p, tanto la conductividad de tipo p como la de tipo n se obtuvieron a diferentes potenciales catódicos para los materiales tal como se depositaron. También se ha discutido la comparación de las capas depositadas con otros compuestos ternarios electrodepositados.

Files

s41598-020-78066-y.pdf.pdf

Files (2.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:6b6dc5711c2e2fce30110cb551e57350
2.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الترسيب الكهربائي للمركبات الثلاثية للتطبيق الكهروضوئي الجديد وتحسين الأغشية الرقيقة CdMnTe المترسبة بالكهرباء
Translated title (French)
Électrodéposition de composés ternaires pour une nouvelle application photovoltaïque et optimisation des couches minces de CdMnTe électrodéposées
Translated title (Spanish)
Electrodeposición de compuestos ternarios para aplicaciones fotovoltaicas novedosas y optimización de películas delgadas de CdMnTe electrodepositadas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3112598530
DOI
10.1038/s41598-020-78066-y

Is supplement to
https://openalex.org/W4380519762 (Other)
https://openalex.org/W3120977516 (Other)
https://openalex.org/W2991582724 (Other)
https://openalex.org/W2509390602 (Other)
https://openalex.org/W2145862955 (Other)
https://openalex.org/W2076362486 (Other)
https://openalex.org/W2038897036 (Other)
https://openalex.org/W2018225874 (Other)
https://openalex.org/W2007789395 (Other)
https://openalex.org/W1973395991 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Nigeria

References

  • https://openalex.org/W1830752104
  • https://openalex.org/W1952098359
  • https://openalex.org/W1972549947
  • https://openalex.org/W1979355483
  • https://openalex.org/W2003001952
  • https://openalex.org/W2009008454
  • https://openalex.org/W2016223570
  • https://openalex.org/W2021985206
  • https://openalex.org/W2022787921
  • https://openalex.org/W2037449767
  • https://openalex.org/W2055540983
  • https://openalex.org/W2073471048
  • https://openalex.org/W2094587510
  • https://openalex.org/W2474717687
  • https://openalex.org/W2583080941
  • https://openalex.org/W2584081689
  • https://openalex.org/W2621131977
  • https://openalex.org/W2623850896
  • https://openalex.org/W2887146433
  • https://openalex.org/W2905262025
  • https://openalex.org/W2910477275
  • https://openalex.org/W2923031127
  • https://openalex.org/W2954884051
  • https://openalex.org/W2974824770
  • https://openalex.org/W2985989904
  • https://openalex.org/W2988773338
  • https://openalex.org/W4293052649