Published January 1, 2014 | Version v1
Publication Open

Postdeposition Annealing Effect on Cu<sub>2</sub>ZnSnS<sub>4</sub>Thin Films Grown at Different Substrate Temperature

Creators

  • 1. National University of Malaysia
  • 2. King Saud University

Description

Cu 2 ZnSnS 4 (CZTS) thin films were deposited on top of Molybdenum (Mo) coated soda lime glass (SLG) substrates using a single target rf magnetron sputtering technique. The sputtering parameters such as base pressure, working pressure, rf power, argon (Ar) gas flow rate, and deposition time were kept consistent throughout the experiment. The effect of different substrate temperatures, for example, room temperature (RT), 300°C, 350°C, 370°C, 400°C, and 450°C, was analyzed by studying their structural, electrical, and optical properties. As-sputtered films were then annealed at 460°C. X-ray diffraction (XRD) measurement revealed the structure to be kesterite with peak of (112) plane in both annealed and as-sputtered CZTS thin films. The crystallinity of the films improved with the increasing substrate temperature until 370°C. Secondary phases of MoS 2 ,CuxMoSx,CuxSnSx,CuxS, and Cu 6 MoSnS 8 (hemusite) were also observed in the annealed CZTS films. Scanning electron microscopy (SEM) shows crystallite size of deposited CZTS thin film to be proportionally related to deposition temperature. The highest surface roughness of 67.318 nm is observed by atomic force microscopy (AFM). The conductivity type of the films was found to be p-type by Hall effect measurement system.

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

Translated Description (Arabic)

تم ترسيب أغشية رقيقة من النحاس 2 ZnSnS 4 (CZTS) فوق ركائز زجاج الجير الصودا المطلي بالموليبدينوم (Mo) باستخدام تقنية الاخرق المغنطروني rf ذات هدف واحد. تم الحفاظ على متغيرات الاخرق مثل الضغط الأساسي وضغط العمل وقوة التردد الراديوي ومعدل تدفق غاز الأرجون (Ar) ووقت الترسيب متسقة طوال التجربة. تم تحليل تأثير درجات حرارة الركيزة المختلفة، على سبيل المثال، درجة حرارة الغرفة (RT)، 300 درجة مئوية، 350 درجة مئوية، 370 درجة مئوية، 400 درجة مئوية، و 450 درجة مئوية، من خلال دراسة خصائصها الهيكلية والكهربائية والبصرية. ثم تم صلب الأفلام المتناثرة عند 460 درجة مئوية. كشف قياس حيود الأشعة السينية (XRD) أن البنية هي kesterite مع ذروة (112) مستوى في كل من الأغشية الرقيقة CZTS الملدنة والمتناثرة. تحسنت بلورة الأغشية مع زيادة درجة حرارة الركيزة حتى 370 درجة مئوية. كما لوحظت المراحل الثانوية من MoS 2 و CuxMoS x و Cu x SnS x و Cu xS و Cu 6 MoSnS 8 (الهيموسيت) في أفلام CZTS الملدنة. يُظهر الفحص المجهري الإلكتروني (SEM) أن حجم البلورات للغشاء الرقيق CZTS المترسب يرتبط بشكل متناسب بدرجة حرارة الترسيب. لوحظت أعلى خشونة سطحية تبلغ 67.318 نانومتر بواسطة مجهر القوة الذرية (AFM). تم العثور على نوع الموصلية للأغشية ليكون من النوع p بواسطة نظام قياس تأثير هول.

Translated Description (French)

Des films minces de Cu 2 ZnSnS 4 (CZTS) ont été déposés sur des substrats de verre sodo-calcique (SLG) revêtus de molybdène (Mo) en utilisant une technique de pulvérisation magnétron rf à cible unique. Les paramètres de pulvérisation tels que la pression de base, la pression de travail, la puissance rf, le débit de gaz argon (Ar) et le temps de dépôt ont été maintenus constants tout au long de l'expérience. L'effet de différentes températures du substrat, par exemple, la température ambiante (TA), 300°C, 350°C, 370°C, 400°C et 450°C, a été analysé en étudiant leurs propriétés structurelles, électriques et optiques. Les films bruts de pulvérisation ont ensuite été recuits à 460°C. La mesure par diffraction des rayons X (DRX) a révélé que la structure était de la kestérite avec un pic de plan (112) dans les films minces CZTS recuits et pulvérisés. La cristallinité des films s'est améliorée avec l'augmentation de la température du substrat jusqu'à 370 °C. Des phases secondaires de MoS 2 ,CuxMoSx,CuxSnSx,CuxS et Cu 6 MoSnS 8 (hémusite) ont également été observées dans les films CZTS recuits. La microscopie électronique à balayage (MEB) montre que la taille des cristallites du film mince CZTS déposé est proportionnellement liée à la température de dépôt. La rugosité de surface la plus élevée de 67,318 nm est observée par microscopie à force atomique (AFM). Le type de conductivité des films s'est avéré être de type p par système de mesure à effet Hall.

Translated Description (Spanish)

Las películas delgadas de Cu 2 ZnSnS 4 (CZTS) se depositaron sobre sustratos de vidrio de sosa y cal (SLG) recubiertos de molibdeno (Mo) utilizando una técnica de pulverización catódica por magnetrón de rf de un solo objetivo. Los parámetros de pulverización catódica, como la presión base, la presión de trabajo, la potencia de rf, el caudal de gas argón (Ar) y el tiempo de deposición, se mantuvieron consistentes durante todo el experimento. Se analizó el efecto de diferentes temperaturas del sustrato, por ejemplo, temperatura ambiente (TA), 300 °C, 350 °C, 370 °C, 400 °C y 450 °C, mediante el estudio de sus propiedades estructurales, eléctricas y ópticas. A continuación, las películas sometidas a bombardeo iónico se recocieron a 460 °C. La medición de difracción de rayos X (XRD) reveló que la estructura era cesterita con un pico del plano (112) en películas delgadas CZTS tanto recocidas como pulverizadas. La cristalinidad de las películas mejoró con el aumento de la temperatura del sustrato hasta 370 °C. También se observaron fases secundarias de MoS 2 , CuxMoS x, Cu x SnS x, Cu xS y Cu 6 MoSnS 8 (hemusita) en las películas CZTS recocidas. La microscopía electrónica de barrido (SEM) muestra que el tamaño de los cristalitos de la película delgada de CZTS depositada está proporcionalmente relacionado con la temperatura de deposición. La rugosidad superficial más alta de 67,318 nm se observa mediante microscopía de fuerza atómica (AFM). Se encontró que el tipo de conductividad de las películas era de tipo p mediante el sistema de medición de efecto Hall.

Files

589027.pdf.pdf

Files (15.9 kB)

⚠️ 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:f572478a248ccc68f7753ac6b98e232b
15.9 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثير التلدين بعد الترسيب على النحاس<sub>2</sub>ZnSnS<sub>4</sub> أغشية رقيقة تنمو عند درجة حرارة ركيزة مختلفة
Translated title (French)
Effet de recuit post-dépôt sur les films minces de Cu<sub>2</sub>ZnSnS<sub>4</sub> cultivés à différentes températures de substrat
Translated title (Spanish)
Efecto de recocido posterior a la deposición en películas finas de Cu<sub>2</sub> ZnSnS<sub> 4</sub> cultivadas a diferentes temperaturas de sustrato

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2039656863
DOI
10.1155/2014/589027

Is supplement to
https://openalex.org/W850150341 (Other)
https://openalex.org/W2899084033 (Other)
https://openalex.org/W2331021532 (Other)
https://openalex.org/W2295922851 (Other)
https://openalex.org/W2066362799 (Other)
https://openalex.org/W2034041074 (Other)
https://openalex.org/W1992258975 (Other)
https://openalex.org/W1969082957 (Other)
https://openalex.org/W1967383351 (Other)
https://openalex.org/W142388841 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Malaysia

References

  • https://openalex.org/W1596805420
  • https://openalex.org/W1875810868
  • https://openalex.org/W1965519657
  • https://openalex.org/W1967438370
  • https://openalex.org/W1967664848
  • https://openalex.org/W1987797142
  • https://openalex.org/W2019156896
  • https://openalex.org/W2019360522
  • https://openalex.org/W2047509535
  • https://openalex.org/W2054001181
  • https://openalex.org/W2059603615
  • https://openalex.org/W2061689131
  • https://openalex.org/W2078505617
  • https://openalex.org/W2080659883
  • https://openalex.org/W2093375384
  • https://openalex.org/W2131478435
  • https://openalex.org/W2165695977
  • https://openalex.org/W2172246235