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Películas delgadas de semiconductores de sulfuro de estaño (SnS) para células solares mediante la sulfurización en fase de vapor de capas metálicas de Sn utilizando una fuente orgánica de azufre – ScienceDirect

Posted on agosto 7, 2021 by admin

Las películas delgadas de semiconductores de sulfuro de estaño (SnS) se depositaron mediante la sulfurización química orgánica de capas metálicas de estaño para su aplicación como foto-absorbente en células solares. Las películas delgadas metálicas de 100-200 nm de Sn depositadas por sputtering de magnetrón DC se sulfuraron en una corriente de vapor de di-tert-butil-disulfuro (TBDS) con un flujo de 100 sccm de N2 a presión atmosférica a temperaturas de 300, 350 y 400 °C durante 90 minutos. El estudio de difracción de rayos X muestra la formación de una película monofásica policristalina de SnS en una estructura cristalina ortorrómbica con orientación dominante (111) a 300 °C y una mejor cristalinidad con inclusión de fases menores de SnS2 y Sn2S3 a 350 °C. El análisis espectral Raman muestra modos de vibración dominantes de 92 cm-1 y 222 cm-1 de Ag y B1u, así como modos de vibración de menor intensidad de 141 y 164 cm-1 de B2u y B3g pertenecientes al SnS. La sulfuración a 350 °C dio lugar a picos Raman adicionales de 147,6 y 176,7 cm-1 asignados a los modos B2u y B1u de la fase SnS, lo que coincide con el estudio de difracción. La aparición de picos Raman a 152 y 308 cm-1 indica el crecimiento de las fases SnS2 y Sn2S3 junto al SnS en las películas sulfurizadas a 400 °C. Las películas de SnS sulfurizadas a 350 °C muestran brechas de banda indirectas y directas de 1,1 y 1,56 eV, respectivamente, y los correspondientes valores más altos de 1,42 y 2,07 eV para las películas de SnS sulfurizadas a 400 °C. Basándose en los resultados de microestructura, difracción y dispersión Raman, así como en los estudios de transmisión óptica a tiempos de sulfurización más bajos, se propone el mecanismo esencial de formación de la película de SnS y el de la inclusión de fases secundarias.

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