مشخصه‌يابي لايه‌هاي نازك Cu2ZnSnS4 ايجاد شده به روش رسوب فيزيكي بخار تبخير آني

در اين پژوهش لايه‌هاي نازك نيمه‌رساناي Cu2ZnSnS4 توسط رسوب لايه‌هاي آلياژي مس-روي-قلع روي زيرلايه شيشه‌ به روش رسوب فيزيكي بخار تبخير آني و سپس آنيل لايه‌ها در اتمسفر حاوي گوگرد ساخته شدند. تاثير پارامترهاي فرآيند بر تركيب شيميايي، ساختار، مورفولوژي و جذب نوري لايه‌هاي نازك ساخته شده پيش و پس از عمليات حرارتي گوگرددهي با استفاده از پراش پرتو ايكس، طيف‌سنجي رامان، ميكروسكوپ الكتروني روبشي و طيف سنجي فرابنفش-مرئي مطالعه شد. يافته‌هاي پراش پرتو ايكس و طيف‌سنجي رامان نشان داد CZTS كستريت فاز غالب در لايه‌هاي نازك آنيل شده است. با اين وجود نتايج طيف‌سنجي فرابنفش-مرئي حاكي از آن است كه فازهاي ثانويه موجود بر رفتار نوري لايه‌هاي نازك موثر است. ايجاد خواص بهينه در لايه هاي نازك CZTS نيازمند انتخاب صحيح متغيرهايي مانند تركيب پودر اوليه PVD، مقدار گوگرد، دما و زمان گوگرددهي است. به دليل پيچيدگي نحوه تاثير اين متغيرها بر ساختار و خواص لايه‌هاي نازك از روش طراحي آزمايش تاگوچي براي تعيين ميزان اهميت هر متغير و نيز انتخاب بهترين تركيب از متغيرهاي فرآيند براي ايجاد گاف انرژي بهينه در لايه‌هاي نازك CZTS استفاده شد. نمونه ساخته شده بر اساس پارامترهاي پيشنهادي روش تاگوچي كمترين مقدار گاف انرژي، eV 1/56، را نشان داد.