تاثیر عملیات حرارتی در دماهای پایین بر خواص ساختاری، اپتوالکترونیکی و مورفولوژی لایه‌های نازک in2s3 رشد یافته به روش تبخیر حرارتی با زیرلایه bk7

در سلول‌های خورشیدی لایه نازک مبتنی بر مواد نیم رسانای چند جزئی مانندcuinxgax-1se2، تشکیل یک لایه بافر بین لایه جاذب نوع p و نوع n با مقاومت کم نقش مهمی ایفا می‌کند. ماده لایه بافر معمولاً لایه‌هایی با رسانایی نوع n است که بر اساس ترکیبات نیمه‌هادی با شکاف باند وسیع، مانند سولفید کادمیوم(cds)، که از محلول‌های نمکی رسوب داده شده‌اند، ساخته می‌شوند. استفاده از لایه‌های cds تهیه شده به روش تبخیر شیمیایی با ضخامت 40 تا 100 نانومتر در سلول‌های خورشیدی مبتنی بر ترکیبات cuinxgax-1se2 منجر به بازده حدود 21٪ برای مبدل‌های نوری لایه نازک شد. به دلیل سمی بودن سولفید کادمیوم محققین به دنبال جایگزین هایی برای این ماده در قطعات الکترونیک می باشند. در حال حاضر، ترکیبات نیمه‌هادی از نوع b32c63 (که در آن b32 معادل al، ga،in و c6 معادل s، se، te است) به طور گسترده برای استفاده در ایجاد سلول‌های خورشیدی لایه نازک مقاوم در برابر تابش با راندمان بالا مورد مطالعه قرار می‌گیرند. از این دسته از ترکیبات، ترکیب دوتایی in2s3 مورد توجه قابل توجهی است. بنابراین هدف از این مقاله به دست آوردن داده‌های جدید در مورد ریزساختار و خواص نوری لایه‌های نازک in2s3 بسته به روش‌های تولید آنها می باشد. نتایج این کار می تواند باعث پیشرفت و توسعه فناوری سول های خورشیدی لایه نازک گردد.یافته ها: یافته های علمی این تحقیق شامل تعیین ویژگی های ریزساختاری (ساختار کریستالی، ترکیب فازی و عنصری، مورفولوژی سطح، اندازه کریستالیت ها) و خواص نوری لایه های نازک in2s3 و تعیین رابطه آنها با شرایط تهیه و آماده سازی تشکیل لایه ها مانند دمای زیرلایه، ضخامت لایه و دما و زمان عملیات حرارتی می باشد. همچنین از مهمترین دستاوردهای این مقاله تعیین گذار فاز از ساختار کریستالی تتراگونال به ساختار کریستالی مکعبی بر حسب شرایط عملیات حرارتی انجام شده بر روی لایه های نازک می باشد که بوسیله آنالیز پراش پرتو ایکس و نتایج طیف سنجی رامان تایید شده است. همچنین داده های تجربی در مورد تغییرات پهنای باند اپتیکی لایه های نازک in2s3 بسته به شرایط تولید و بازپخت نیز برای پیش بینی ویژگی های فیزیکی سلول های خورشیدی لایه نازک مبتنی بر آنها در این تحقیق دارای اهمیت می باشد.نتیجه گیری: نتایج این تحقیق به صورت خلاصه بیانگر وابستگی مشخصات فیزیکی و ساختاری فیلم های لایه نازک in2s3 به شرایط تهیه و آماده سازی و سرایط مختلف دمایی و زمانی عملیات حرارتی بر روی آنها می باشد.

influence of low temperature annealing on structural, optoelectrical and morphological properties of in2s3 thin films grown by thermal evaporation method with bk7 substrate

introduction: in thin-film solar cells based on multi-component semiconductors like cuinₓga(ₓ₋1)se2 (cigs), the buffer layer between the p-type absorber and low-resistance n-type layer plays a crucial role. typically, n-conductive buffer layers employ wide-bandgap semiconductors such as cadmium sulfide (cds) deposited from chemical solutions. chemically vapor-deposited cds layers (40-100 nm thick) in cigs solar cells have achieved ~21% conversion efficiency. however, due to cds toxicity, researchers are seeking alternative materials. current investigations focus on b32c63 semiconductor compounds (where b32 = al/ga/in and c63 = s/se/te) for developing radiation-resistant, high-efficiency thin-film solar cells. among these, the binary compound in2s3 has shown particular promise. this study aims to obtain new data on the microstructure and optical properties of in2s3 thin films as functions of deposition methods, with potential implications for advancing thin-film photovoltaic technology.methods: in this study, in2s3 thin films of varying thicknesses were deposited with using of in2s3 polycrystalline target on bk7 glass substrates via thermal evaporation at 250°c, with a pressure of [x] and a deposition rate of 5.2 å/s. post-deposition annealing was performed at 300–400°c for 30–60 minutes. the crystalline structure and phase composition were analyzed using xrd (dron-3m, cukα radiation, 2θ = 15–100°), while surface morphology and elemental composition were examined via sem (jeol 6400) and aes (phi-660). afm (nt-206) revealed surface topography, and optical properties were characterized using uv-vis-nir spectroscopy (cary-500, 400–2500 nm). raman spectroscopy (nanofinder, 532 nm laser) identified active modes (9a1 and 14e), with spectral shifts and bandwidth changes indicating annealing effects. xrd and raman results confirmed a phase transition from tetragonal to cubic at higher annealing temperatures. data analysis was performed using origin software, demonstrating the significant impact of thermal treatment on the structural and optical properties of in2s3 thin films.findings: this study developed a thermal evaporation technique for producing in2s3 thin films (40-1500 nm) on substrates at 200-240°c, followed by thermal annealing (300-400°c, 30-60 min). xrd analysis revealed as-deposited films were amorphous, while annealing at 330°c induced a tetragonal phase (peaks at 103, 214, 324, 303), and 400°c annealing produced mixed tetragonal/cubic phases. afm and sem showed optically homogeneous films with grain size increasing from.