سنتز لايه‌هاي نازك تركيبي MoS2/MoO3 با استفاده از روش اسپري پايروليزيز و بررسي تاثير فرايند بازپخت بر روي خواص فيزيكي آنها

Synthesis of MoS2/MoO3 compound thin films using spray pyrolysis technique and investigation on annealing treatment effect on their physical properties

در اين تحقيق تاثير دماي زيرلايه و نيز فرآيند بازپخت در جو گوگرد بر روي خواص ساختاري، ريخت‌شناسي سطح، اپتيكي، الكتريكي و ترموالكتريكي لايه‌هاي نازك تركيبي تري‌اكسيد موليبدنيوم/دي‌سولفيد موليبدنيوم MoO3) /(MoS2 تهيه شده با روش اسپري پايروليزيز مورد مطالعه قرار گرفت. تحليل الگوهاي پراش پرتو ايكس لايه‌هاي نازك مورد مطالعه حاكي از تشكيل ساختاري بلوري با دو فاز راستگوشه MoO3 و فاز شش‌گوشي MoS2 بود. پس از فرآيند سولفوردهي، قله‌هاي مربوط به فاز اكسيدي در آنها ناپديد شد و ساختار تك فاز MoS2 شكل گرفت. تصاوير ميكروسكوب الكتروني روبشي گسيل ميداني بيانگر سطوحي بطور يكنواخت پوشيده شده از ذرات با اشكال كروي شكل بودند. همه نمونه‌ها از ضريب جذبي در حدود cm-1 104 برخوردار بوده و انرژي گاف نواري آنها پس از فرآيند سولفوردهي به طور قابل ملاحظه‌اي بطور متوسط از 2/60 تا eV 1/55 كاهش يافتند. داده‌هاي اثر هال نشان داد كه لايه هاي نازك MoS2 از رسانندگي حفره‌اي (در توافق با روند تغييرات ضرايب سيبك) و نيز تراكم حفره‌اي از مرتبه cm-3 1015 برخوردار بودند.

In this research the effect of substrate temperature and also annealing treatment at sulfur atmosphere on structural, surface morphological, optical, electrical and thermoelectrical properties of molybdenum trioxide/molybdenum disulfide (MoS2/MoO3) compound thin films were studied. The XRD patterns analysis indicated the formation of crystallite structure with two MoO3 orthorhombic and MoS2 hexagonal phases. After sulfurization process, the peaks of oxide phase disappeared and MoS2 single phase structure formed. FESEM images indicated surfaces that was coated uniformly with spherical shaped particles. All samples had an absorption coefficient about 104 cm-1 and their band gap energy after sulfurization significantly reduces in average from 2.60 to 1.55 eV. Hall effect data showed that MoS2 thin films had hole conduction type (in agreement to trend of variation of Seebeck coefficient) and also hole density in order of 1015 cm-3.