Introducere

Straturile subțiri de CdS au fost depuse pe placi de sticlă prin depunere icircn baie chimică

conținicircnd soluție de CdSO4 (1mM) NH4OH (02M) (NH4)2SO4 (003M) icircn raport cu Cd 0001 NH4Cl la temperature 85 degC Icircn timpul procesului de depunere se adaugă tioureea (20ml) Adăugarea dopantului NH4Cl icircn

procesul de depunere a straturilor subţiri conduce la doparea straturilor Procesul de

depunere decurge 30 minute După trei depuneri grosimea stratului de CdS constituie

350-400 nm După aceasta straturile de CdS sunt supuse tratatii termice icircn atmosferă de H2

icircn intervalul de temperatură 250 ndash 400oC

Substraturi

Agitator

Termometru

Baie

Vas cu soluție

Borne pentru reglarea

temperaturii si vitezei de

amestecare a solutiei

Formulele pentru formarea straturilor de CdS

CdCl2 (soluţie) rarr CdCdx + (VCd2ClS) (1)

(1+n)(VCd2ClS)x rarr VCd2-

+ 2ne- + 2(1+n)ClS++ nS2 (g)uarr

(2)

VCd2- + ClS+ rarr (VCdClS)- (3)

CdCl2(g) + Cd(g) = 2CdCdx + 2ClS

+ + 2e- (4)

VCd2-

+ 2ClS+ + CdCd

x rarr CdCl2(g)uarr (5)

Filtru

2H

Pd

Reactor

Cuptor

2H

GlicerinăSuport cu

probele de CdS

SEM imagine a straturilor de CdS sus- imaginea planară

jos- secţiunea transversală

După depunere Tratat la 400ordmC

Spectrul EDX caracteristic pentru straturile subţiri de CdS

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

00

20x104

40x104

60x104

80x104

10x105

12x105

14x105

16x105

18x105

20x105

as dep

400-10

350-20

250-30

Inte

nsi

ty cp

s

2 deg

Pentru determinarea distantei interplanare s-a folosit relatia Wulf-Bragg

Din tabloul XRD a fost determinată dimensiunea cristalitelor conform ecuaţiei lui Sherrer

md hklsin2

β=lăţimea maximului la jumătatea intensitatăţii lui pentru faza specifică icircn radianiK=constanta ce variază icircn dependenţă de geometria cristalitelor (089ltKlt1)λ=lungimea de undă a razelor X incidenteθ=unghiul central al maximului icircn radianiL=dimensiunea cristalitelor

N prob 2Ө d I un

arb

a Aring

1 as dep 26674 33393 21180 5784329

2 250_30 26650 33422 31565 5799851

3 350_20 26602 33480 27017 5820021

4 400_10 26610 33471 24645 5806172

După cum se vede din figura tabloul de difracţie este practic identic pentru toate temperaturile de tratare un maxim intensiv la 266deg şi un şir de cicircteva maxime mult mai neaccentuate care se repetă pentru toate straturile la unghiuri identice Deoarece maximurile de difracţie pentru toate condiţiile de tratare termică corespund aceloraşi unghiuri putem constata că metoda de obţinere ne permite să obţinem straturi cu o reproductibilitatae destul de bună Totodata se observa o deplasare a maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica care se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Proprietatile electrice

Contactele ohmice pentru toate straturile au fost realizate din In prin evaporarea termica in vid icircnalt Măsurătorile constantei Hall şi

conductivităţii au fost efectuate icircn intervalul de temperatură 80-400 K

Trecerea curentului electric prin probă s-a realizat cu ajutorul sursei de alimentare

Mărimea curentului depinde de rezistenţa probei şi a avut valoarea 10 μA

Deoarece rezistenţa probelor la temperaturi joase este foarte mare şi se schimbă esenţial cu creşterea temperaturii icircn programul care

dirijează lucrul instalaţiei este prevăzută măsurarea curentului la fiecare temperatură

Măsurătorile Hall au fost făcute icircn cicircmp magnetic cu inducţia magnetica

de pacircnă la ~1TVariaţia conductivităţii electrice cu temperatura pentru straturile subţiri de CdS depuse şi tratate la diferite

temperaturi au fost măsurate icircn intervalul de temperatură 80-

400 K

2 4 6 8 10 12 14

10-3

10-2

10-1

100

101

102

-1cm

-1

103T K-1

250_20 350_30 400_10

Dependenţa conductivităţii electrice de temperatură

S-a constatat că conductivitatea icircn toate probele

scade slab cu micşorarea temperaturii scade şi arată o tendinţă

de saturaţie la temperaturi mici Panta nu este constantă de

asemenea scade cu scăderea temperaturii Conductivitatea straturilor de CdS tratate termic

icircn atmosferă de H2 la 250 degC şi 350 degC se dovedeşte a fi mai mare icircn comparaţie cu cele

tratate la 400 degC Probabil cu creşterea temperaturii dimensiunea cristalitelor creşte şi are loc in acelaşi timp icircmbunătăţirea contactelor

dintre ele picircnă la 350 degC

Deasemenea se poate menţiona că la durate de tratare mici chiar şi la temperaturi mai mari de tratare termică recristalizarea nu este bine icircncepută O altă caracteristică importantă a rezultatelor este că icircn straturile CdS tratate la temperaturi de 400 degC şi 350 degC creşterea conductivităţii cu temperatura este relativ mai clară O creştere mai pronuntata a lui σ cu temperatura se observă icircn regiunea cu temperaturi ridicate Presupunem că legea exponenţială bine-cunoscută poate descrie dependenţa conductibilitaţii

electrice de temperatură

kT

ED

o 2exp

Pentru a obtine valori cit mai exacte a parametrilor electrici ED ND NA si este necesar de a rezolva conditia de neutralitate ce descrie dependenta concentratiei electronilor din zona de conducție de temperatură icircn tot intervalul de

temperaturi Dependenţa concentrației electronilor de temperatură icircn zona de

conducţie pentru cazul cicircnd icircn semiconductor este prezent un singur tip de impuritate

donoare cu concentrația ND care este parţial compensată de impuritatea acceptoare cu

concentraţia NA icircn icircntreg intervalul de temperaturi studiate poate fi descrisa de

ecuaţia

De asemenea a fost studiată dependenţa coeficientului Hall de

temperatura Aceste dependențe sunt prezentate icircn figura următoare unde coef Hall a fost obținut din relația

g - factorul de degenerare a nivelului donor respectiv

40 44 48 52 56 60 641E-17

1E-16

1E-15

1E-14

nex

= 6510^19 cm-3

lg(n

ex-n

)T3

2n

(NA+

n)

1kTeV-1

1014 cm-3

1015 cm-3

1018 cm-3

1019 cm-3

sample_250-30

)(

)lg[( 23

nNn

Tnn

A

ex

Dependenta de inversul temperaturii a stratului de CdS

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1310-2

10-1

100

101

102

103

104

250_30 350_20 400_10

RH cm

3 C

103T K-1

Parametrii electrici a straturilor de CdS

Temperatura de tratare termica

ncm-3

300 K

ncm-3

80 K

NDcm-3

NAcm-3

nexcm-3

EDmeV

250_30 39middot1019 11middot1018 75 1019 10 1019 013 65 1019 84 (160- 230K)310 (230-290 K)

350_20 42middot1019 94middot1017 51 1020 10 1018 0002 50 1020

80 (130-170 K)144 (170-290 K)

400_10 97middot1016 33middot1014 30 1019 10 1019 033 20 1019 91 (105-190 K)210 (190-290 K)

Formula de calcul a energiei Fermi

50 100 150 200 250 300

-80x10-2

-60x10-2

-40x10-2

-20x10-2

00

20x10-2

40x10-2

60x10-2

80x10-2

10x10-1

EF

eV

TK

250_30 350_20 400_10

Energia Fermi icircn dependență de temperatura a straturilor de CdS

SEM si XRD indică că depunerea straturilor de CdS este destul de reproductibilă si peliculele policristaline de CdS sunt formate din cristalite cu dimensiunea ~40 nm care formează granule cu mărimea ~150 nm

Difracţia razelor X descrie prezenţa unui maxim intens la 266ordm pentru toate peliculele de CdS Deplasarea maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Concentratia purtatorilor de sarcina electrica variaza cu temperatura de tratare termica de la 39middot1019 cm-3 (250oC) pina la 97middot1016 cm-3 (400oC)

Operarea icircntr-un interval mare de temperaturi şi durate de tratare termică a permis dirijarea proprietăţilor fizice ale straturilor de CdS astfel fiind găsit regimul optimal pentru depunerea acestor straturi icircn aplicaţii fotovoltaice De aici rezultă că straturile de CdS icircn viitor vor fi utilizate icircn calitate de strat ndash fereastră pentru celulele solare CdSCdTe

Concluzii

Straturile subțiri de CdS au fost depuse pe placi de sticlă prin depunere icircn baie chimică

conținicircnd soluție de CdSO4 (1mM) NH4OH (02M) (NH4)2SO4 (003M) icircn raport cu Cd 0001 NH4Cl la temperature 85 degC Icircn timpul procesului de depunere se adaugă tioureea (20ml) Adăugarea dopantului NH4Cl icircn

procesul de depunere a straturilor subţiri conduce la doparea straturilor Procesul de

depunere decurge 30 minute După trei depuneri grosimea stratului de CdS constituie

350-400 nm După aceasta straturile de CdS sunt supuse tratatii termice icircn atmosferă de H2

icircn intervalul de temperatură 250 ndash 400oC

Substraturi

Agitator

Termometru

Baie

Vas cu soluție

Borne pentru reglarea

temperaturii si vitezei de

amestecare a solutiei

Formulele pentru formarea straturilor de CdS

CdCl2 (soluţie) rarr CdCdx + (VCd2ClS) (1)

(1+n)(VCd2ClS)x rarr VCd2-

+ 2ne- + 2(1+n)ClS++ nS2 (g)uarr

(2)

VCd2- + ClS+ rarr (VCdClS)- (3)

CdCl2(g) + Cd(g) = 2CdCdx + 2ClS

+ + 2e- (4)

VCd2-

+ 2ClS+ + CdCd

x rarr CdCl2(g)uarr (5)

Filtru

2H

Pd

Reactor

Cuptor

2H

GlicerinăSuport cu

probele de CdS

SEM imagine a straturilor de CdS sus- imaginea planară

jos- secţiunea transversală

După depunere Tratat la 400ordmC

Spectrul EDX caracteristic pentru straturile subţiri de CdS

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

00

20x104

40x104

60x104

80x104

10x105

12x105

14x105

16x105

18x105

20x105

as dep

400-10

350-20

250-30

Inte

nsi

ty cp

s

2 deg

Pentru determinarea distantei interplanare s-a folosit relatia Wulf-Bragg

Din tabloul XRD a fost determinată dimensiunea cristalitelor conform ecuaţiei lui Sherrer

md hklsin2

β=lăţimea maximului la jumătatea intensitatăţii lui pentru faza specifică icircn radianiK=constanta ce variază icircn dependenţă de geometria cristalitelor (089ltKlt1)λ=lungimea de undă a razelor X incidenteθ=unghiul central al maximului icircn radianiL=dimensiunea cristalitelor

N prob 2Ө d I un

arb

a Aring

1 as dep 26674 33393 21180 5784329

2 250_30 26650 33422 31565 5799851

3 350_20 26602 33480 27017 5820021

4 400_10 26610 33471 24645 5806172

După cum se vede din figura tabloul de difracţie este practic identic pentru toate temperaturile de tratare un maxim intensiv la 266deg şi un şir de cicircteva maxime mult mai neaccentuate care se repetă pentru toate straturile la unghiuri identice Deoarece maximurile de difracţie pentru toate condiţiile de tratare termică corespund aceloraşi unghiuri putem constata că metoda de obţinere ne permite să obţinem straturi cu o reproductibilitatae destul de bună Totodata se observa o deplasare a maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica care se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Proprietatile electrice

Contactele ohmice pentru toate straturile au fost realizate din In prin evaporarea termica in vid icircnalt Măsurătorile constantei Hall şi

conductivităţii au fost efectuate icircn intervalul de temperatură 80-400 K

Trecerea curentului electric prin probă s-a realizat cu ajutorul sursei de alimentare

Mărimea curentului depinde de rezistenţa probei şi a avut valoarea 10 μA

Deoarece rezistenţa probelor la temperaturi joase este foarte mare şi se schimbă esenţial cu creşterea temperaturii icircn programul care

dirijează lucrul instalaţiei este prevăzută măsurarea curentului la fiecare temperatură

Măsurătorile Hall au fost făcute icircn cicircmp magnetic cu inducţia magnetica

de pacircnă la ~1TVariaţia conductivităţii electrice cu temperatura pentru straturile subţiri de CdS depuse şi tratate la diferite

temperaturi au fost măsurate icircn intervalul de temperatură 80-

400 K

2 4 6 8 10 12 14

10-3

10-2

10-1

100

101

102

-1cm

-1

103T K-1

250_20 350_30 400_10

Dependenţa conductivităţii electrice de temperatură

S-a constatat că conductivitatea icircn toate probele

scade slab cu micşorarea temperaturii scade şi arată o tendinţă

de saturaţie la temperaturi mici Panta nu este constantă de

asemenea scade cu scăderea temperaturii Conductivitatea straturilor de CdS tratate termic

icircn atmosferă de H2 la 250 degC şi 350 degC se dovedeşte a fi mai mare icircn comparaţie cu cele

tratate la 400 degC Probabil cu creşterea temperaturii dimensiunea cristalitelor creşte şi are loc in acelaşi timp icircmbunătăţirea contactelor

dintre ele picircnă la 350 degC

Deasemenea se poate menţiona că la durate de tratare mici chiar şi la temperaturi mai mari de tratare termică recristalizarea nu este bine icircncepută O altă caracteristică importantă a rezultatelor este că icircn straturile CdS tratate la temperaturi de 400 degC şi 350 degC creşterea conductivităţii cu temperatura este relativ mai clară O creştere mai pronuntata a lui σ cu temperatura se observă icircn regiunea cu temperaturi ridicate Presupunem că legea exponenţială bine-cunoscută poate descrie dependenţa conductibilitaţii

electrice de temperatură

kT

ED

o 2exp

Pentru a obtine valori cit mai exacte a parametrilor electrici ED ND NA si este necesar de a rezolva conditia de neutralitate ce descrie dependenta concentratiei electronilor din zona de conducție de temperatură icircn tot intervalul de

temperaturi Dependenţa concentrației electronilor de temperatură icircn zona de

conducţie pentru cazul cicircnd icircn semiconductor este prezent un singur tip de impuritate

donoare cu concentrația ND care este parţial compensată de impuritatea acceptoare cu

concentraţia NA icircn icircntreg intervalul de temperaturi studiate poate fi descrisa de

ecuaţia

De asemenea a fost studiată dependenţa coeficientului Hall de

temperatura Aceste dependențe sunt prezentate icircn figura următoare unde coef Hall a fost obținut din relația

g - factorul de degenerare a nivelului donor respectiv

40 44 48 52 56 60 641E-17

1E-16

1E-15

1E-14

nex

= 6510^19 cm-3

lg(n

ex-n

)T3

2n

(NA+

n)

1kTeV-1

1014 cm-3

1015 cm-3

1018 cm-3

1019 cm-3

sample_250-30

)(

)lg[( 23

nNn

Tnn

A

ex

Dependenta de inversul temperaturii a stratului de CdS

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1310-2

10-1

100

101

102

103

104

250_30 350_20 400_10

RH cm

3 C

103T K-1

Parametrii electrici a straturilor de CdS

Temperatura de tratare termica

ncm-3

300 K

ncm-3

80 K

NDcm-3

NAcm-3

nexcm-3

EDmeV

250_30 39middot1019 11middot1018 75 1019 10 1019 013 65 1019 84 (160- 230K)310 (230-290 K)

350_20 42middot1019 94middot1017 51 1020 10 1018 0002 50 1020

80 (130-170 K)144 (170-290 K)

400_10 97middot1016 33middot1014 30 1019 10 1019 033 20 1019 91 (105-190 K)210 (190-290 K)

Formula de calcul a energiei Fermi

50 100 150 200 250 300

-80x10-2

-60x10-2

-40x10-2

-20x10-2

00

20x10-2

40x10-2

60x10-2

80x10-2

10x10-1

EF

eV

TK

250_30 350_20 400_10

Energia Fermi icircn dependență de temperatura a straturilor de CdS

SEM si XRD indică că depunerea straturilor de CdS este destul de reproductibilă si peliculele policristaline de CdS sunt formate din cristalite cu dimensiunea ~40 nm care formează granule cu mărimea ~150 nm

Difracţia razelor X descrie prezenţa unui maxim intens la 266ordm pentru toate peliculele de CdS Deplasarea maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Concentratia purtatorilor de sarcina electrica variaza cu temperatura de tratare termica de la 39middot1019 cm-3 (250oC) pina la 97middot1016 cm-3 (400oC)

Operarea icircntr-un interval mare de temperaturi şi durate de tratare termică a permis dirijarea proprietăţilor fizice ale straturilor de CdS astfel fiind găsit regimul optimal pentru depunerea acestor straturi icircn aplicaţii fotovoltaice De aici rezultă că straturile de CdS icircn viitor vor fi utilizate icircn calitate de strat ndash fereastră pentru celulele solare CdSCdTe

Concluzii

Substraturi

Agitator

Termometru

Baie

Vas cu soluție

Borne pentru reglarea

temperaturii si vitezei de

amestecare a solutiei

Formulele pentru formarea straturilor de CdS

CdCl2 (soluţie) rarr CdCdx + (VCd2ClS) (1)

(1+n)(VCd2ClS)x rarr VCd2-

+ 2ne- + 2(1+n)ClS++ nS2 (g)uarr

(2)

VCd2- + ClS+ rarr (VCdClS)- (3)

CdCl2(g) + Cd(g) = 2CdCdx + 2ClS

+ + 2e- (4)

VCd2-

+ 2ClS+ + CdCd

x rarr CdCl2(g)uarr (5)

Filtru

2H

Pd

Reactor

Cuptor

2H

GlicerinăSuport cu

probele de CdS

SEM imagine a straturilor de CdS sus- imaginea planară

jos- secţiunea transversală

După depunere Tratat la 400ordmC

Spectrul EDX caracteristic pentru straturile subţiri de CdS

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

00

20x104

40x104

60x104

80x104

10x105

12x105

14x105

16x105

18x105

20x105

as dep

400-10

350-20

250-30

Inte

nsi

ty cp

s

2 deg

Pentru determinarea distantei interplanare s-a folosit relatia Wulf-Bragg

Din tabloul XRD a fost determinată dimensiunea cristalitelor conform ecuaţiei lui Sherrer

md hklsin2

β=lăţimea maximului la jumătatea intensitatăţii lui pentru faza specifică icircn radianiK=constanta ce variază icircn dependenţă de geometria cristalitelor (089ltKlt1)λ=lungimea de undă a razelor X incidenteθ=unghiul central al maximului icircn radianiL=dimensiunea cristalitelor

N prob 2Ө d I un

arb

a Aring

1 as dep 26674 33393 21180 5784329

2 250_30 26650 33422 31565 5799851

3 350_20 26602 33480 27017 5820021

4 400_10 26610 33471 24645 5806172

După cum se vede din figura tabloul de difracţie este practic identic pentru toate temperaturile de tratare un maxim intensiv la 266deg şi un şir de cicircteva maxime mult mai neaccentuate care se repetă pentru toate straturile la unghiuri identice Deoarece maximurile de difracţie pentru toate condiţiile de tratare termică corespund aceloraşi unghiuri putem constata că metoda de obţinere ne permite să obţinem straturi cu o reproductibilitatae destul de bună Totodata se observa o deplasare a maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica care se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Proprietatile electrice

Contactele ohmice pentru toate straturile au fost realizate din In prin evaporarea termica in vid icircnalt Măsurătorile constantei Hall şi

conductivităţii au fost efectuate icircn intervalul de temperatură 80-400 K

Trecerea curentului electric prin probă s-a realizat cu ajutorul sursei de alimentare

Mărimea curentului depinde de rezistenţa probei şi a avut valoarea 10 μA

Deoarece rezistenţa probelor la temperaturi joase este foarte mare şi se schimbă esenţial cu creşterea temperaturii icircn programul care

dirijează lucrul instalaţiei este prevăzută măsurarea curentului la fiecare temperatură

Măsurătorile Hall au fost făcute icircn cicircmp magnetic cu inducţia magnetica

de pacircnă la ~1TVariaţia conductivităţii electrice cu temperatura pentru straturile subţiri de CdS depuse şi tratate la diferite

temperaturi au fost măsurate icircn intervalul de temperatură 80-

400 K

2 4 6 8 10 12 14

10-3

10-2

10-1

100

101

102

-1cm

-1

103T K-1

250_20 350_30 400_10

Dependenţa conductivităţii electrice de temperatură

S-a constatat că conductivitatea icircn toate probele

scade slab cu micşorarea temperaturii scade şi arată o tendinţă

de saturaţie la temperaturi mici Panta nu este constantă de

asemenea scade cu scăderea temperaturii Conductivitatea straturilor de CdS tratate termic

icircn atmosferă de H2 la 250 degC şi 350 degC se dovedeşte a fi mai mare icircn comparaţie cu cele

tratate la 400 degC Probabil cu creşterea temperaturii dimensiunea cristalitelor creşte şi are loc in acelaşi timp icircmbunătăţirea contactelor

dintre ele picircnă la 350 degC

Deasemenea se poate menţiona că la durate de tratare mici chiar şi la temperaturi mai mari de tratare termică recristalizarea nu este bine icircncepută O altă caracteristică importantă a rezultatelor este că icircn straturile CdS tratate la temperaturi de 400 degC şi 350 degC creşterea conductivităţii cu temperatura este relativ mai clară O creştere mai pronuntata a lui σ cu temperatura se observă icircn regiunea cu temperaturi ridicate Presupunem că legea exponenţială bine-cunoscută poate descrie dependenţa conductibilitaţii

electrice de temperatură

kT

ED

o 2exp

Pentru a obtine valori cit mai exacte a parametrilor electrici ED ND NA si este necesar de a rezolva conditia de neutralitate ce descrie dependenta concentratiei electronilor din zona de conducție de temperatură icircn tot intervalul de

temperaturi Dependenţa concentrației electronilor de temperatură icircn zona de

conducţie pentru cazul cicircnd icircn semiconductor este prezent un singur tip de impuritate

donoare cu concentrația ND care este parţial compensată de impuritatea acceptoare cu

concentraţia NA icircn icircntreg intervalul de temperaturi studiate poate fi descrisa de

ecuaţia

De asemenea a fost studiată dependenţa coeficientului Hall de

temperatura Aceste dependențe sunt prezentate icircn figura următoare unde coef Hall a fost obținut din relația

g - factorul de degenerare a nivelului donor respectiv

40 44 48 52 56 60 641E-17

1E-16

1E-15

1E-14

nex

= 6510^19 cm-3

lg(n

ex-n

)T3

2n

(NA+

n)

1kTeV-1

1014 cm-3

1015 cm-3

1018 cm-3

1019 cm-3

sample_250-30

)(

)lg[( 23

nNn

Tnn

A

ex

Dependenta de inversul temperaturii a stratului de CdS

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1310-2

10-1

100

101

102

103

104

250_30 350_20 400_10

RH cm

3 C

103T K-1

Parametrii electrici a straturilor de CdS

Temperatura de tratare termica

ncm-3

300 K

ncm-3

80 K

NDcm-3

NAcm-3

nexcm-3

EDmeV

250_30 39middot1019 11middot1018 75 1019 10 1019 013 65 1019 84 (160- 230K)310 (230-290 K)

350_20 42middot1019 94middot1017 51 1020 10 1018 0002 50 1020

80 (130-170 K)144 (170-290 K)

400_10 97middot1016 33middot1014 30 1019 10 1019 033 20 1019 91 (105-190 K)210 (190-290 K)

Formula de calcul a energiei Fermi

50 100 150 200 250 300

-80x10-2

-60x10-2

-40x10-2

-20x10-2

00

20x10-2

40x10-2

60x10-2

80x10-2

10x10-1

EF

eV

TK

250_30 350_20 400_10

Energia Fermi icircn dependență de temperatura a straturilor de CdS

SEM si XRD indică că depunerea straturilor de CdS este destul de reproductibilă si peliculele policristaline de CdS sunt formate din cristalite cu dimensiunea ~40 nm care formează granule cu mărimea ~150 nm

Difracţia razelor X descrie prezenţa unui maxim intens la 266ordm pentru toate peliculele de CdS Deplasarea maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Concentratia purtatorilor de sarcina electrica variaza cu temperatura de tratare termica de la 39middot1019 cm-3 (250oC) pina la 97middot1016 cm-3 (400oC)

Operarea icircntr-un interval mare de temperaturi şi durate de tratare termică a permis dirijarea proprietăţilor fizice ale straturilor de CdS astfel fiind găsit regimul optimal pentru depunerea acestor straturi icircn aplicaţii fotovoltaice De aici rezultă că straturile de CdS icircn viitor vor fi utilizate icircn calitate de strat ndash fereastră pentru celulele solare CdSCdTe

Concluzii

Formulele pentru formarea straturilor de CdS

CdCl2 (soluţie) rarr CdCdx + (VCd2ClS) (1)

(1+n)(VCd2ClS)x rarr VCd2-

+ 2ne- + 2(1+n)ClS++ nS2 (g)uarr

(2)

VCd2- + ClS+ rarr (VCdClS)- (3)

CdCl2(g) + Cd(g) = 2CdCdx + 2ClS

+ + 2e- (4)

VCd2-

+ 2ClS+ + CdCd

x rarr CdCl2(g)uarr (5)

Filtru

2H

Pd

Reactor

Cuptor

2H

GlicerinăSuport cu

probele de CdS

SEM imagine a straturilor de CdS sus- imaginea planară

jos- secţiunea transversală

După depunere Tratat la 400ordmC

Spectrul EDX caracteristic pentru straturile subţiri de CdS

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

00

20x104

40x104

60x104

80x104

10x105

12x105

14x105

16x105

18x105

20x105

as dep

400-10

350-20

250-30

Inte

nsi

ty cp

s

2 deg

Pentru determinarea distantei interplanare s-a folosit relatia Wulf-Bragg

Din tabloul XRD a fost determinată dimensiunea cristalitelor conform ecuaţiei lui Sherrer

md hklsin2

β=lăţimea maximului la jumătatea intensitatăţii lui pentru faza specifică icircn radianiK=constanta ce variază icircn dependenţă de geometria cristalitelor (089ltKlt1)λ=lungimea de undă a razelor X incidenteθ=unghiul central al maximului icircn radianiL=dimensiunea cristalitelor

N prob 2Ө d I un

arb

a Aring

1 as dep 26674 33393 21180 5784329

2 250_30 26650 33422 31565 5799851

3 350_20 26602 33480 27017 5820021

4 400_10 26610 33471 24645 5806172

După cum se vede din figura tabloul de difracţie este practic identic pentru toate temperaturile de tratare un maxim intensiv la 266deg şi un şir de cicircteva maxime mult mai neaccentuate care se repetă pentru toate straturile la unghiuri identice Deoarece maximurile de difracţie pentru toate condiţiile de tratare termică corespund aceloraşi unghiuri putem constata că metoda de obţinere ne permite să obţinem straturi cu o reproductibilitatae destul de bună Totodata se observa o deplasare a maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica care se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Proprietatile electrice

Contactele ohmice pentru toate straturile au fost realizate din In prin evaporarea termica in vid icircnalt Măsurătorile constantei Hall şi

conductivităţii au fost efectuate icircn intervalul de temperatură 80-400 K

Trecerea curentului electric prin probă s-a realizat cu ajutorul sursei de alimentare

Mărimea curentului depinde de rezistenţa probei şi a avut valoarea 10 μA

Deoarece rezistenţa probelor la temperaturi joase este foarte mare şi se schimbă esenţial cu creşterea temperaturii icircn programul care

dirijează lucrul instalaţiei este prevăzută măsurarea curentului la fiecare temperatură

Măsurătorile Hall au fost făcute icircn cicircmp magnetic cu inducţia magnetica

de pacircnă la ~1TVariaţia conductivităţii electrice cu temperatura pentru straturile subţiri de CdS depuse şi tratate la diferite

temperaturi au fost măsurate icircn intervalul de temperatură 80-

400 K

2 4 6 8 10 12 14

10-3

10-2

10-1

100

101

102

-1cm

-1

103T K-1

250_20 350_30 400_10

Dependenţa conductivităţii electrice de temperatură

S-a constatat că conductivitatea icircn toate probele

scade slab cu micşorarea temperaturii scade şi arată o tendinţă

de saturaţie la temperaturi mici Panta nu este constantă de

asemenea scade cu scăderea temperaturii Conductivitatea straturilor de CdS tratate termic

icircn atmosferă de H2 la 250 degC şi 350 degC se dovedeşte a fi mai mare icircn comparaţie cu cele

tratate la 400 degC Probabil cu creşterea temperaturii dimensiunea cristalitelor creşte şi are loc in acelaşi timp icircmbunătăţirea contactelor

dintre ele picircnă la 350 degC

Deasemenea se poate menţiona că la durate de tratare mici chiar şi la temperaturi mai mari de tratare termică recristalizarea nu este bine icircncepută O altă caracteristică importantă a rezultatelor este că icircn straturile CdS tratate la temperaturi de 400 degC şi 350 degC creşterea conductivităţii cu temperatura este relativ mai clară O creştere mai pronuntata a lui σ cu temperatura se observă icircn regiunea cu temperaturi ridicate Presupunem că legea exponenţială bine-cunoscută poate descrie dependenţa conductibilitaţii

electrice de temperatură

kT

ED

o 2exp

Pentru a obtine valori cit mai exacte a parametrilor electrici ED ND NA si este necesar de a rezolva conditia de neutralitate ce descrie dependenta concentratiei electronilor din zona de conducție de temperatură icircn tot intervalul de

temperaturi Dependenţa concentrației electronilor de temperatură icircn zona de

conducţie pentru cazul cicircnd icircn semiconductor este prezent un singur tip de impuritate

donoare cu concentrația ND care este parţial compensată de impuritatea acceptoare cu

concentraţia NA icircn icircntreg intervalul de temperaturi studiate poate fi descrisa de

ecuaţia

De asemenea a fost studiată dependenţa coeficientului Hall de

temperatura Aceste dependențe sunt prezentate icircn figura următoare unde coef Hall a fost obținut din relația

g - factorul de degenerare a nivelului donor respectiv

40 44 48 52 56 60 641E-17

1E-16

1E-15

1E-14

nex

= 6510^19 cm-3

lg(n

ex-n

)T3

2n

(NA+

n)

1kTeV-1

1014 cm-3

1015 cm-3

1018 cm-3

1019 cm-3

sample_250-30

)(

)lg[( 23

nNn

Tnn

A

ex

Dependenta de inversul temperaturii a stratului de CdS

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1310-2

10-1

100

101

102

103

104

250_30 350_20 400_10

RH cm

3 C

103T K-1

Parametrii electrici a straturilor de CdS

Temperatura de tratare termica

ncm-3

300 K

ncm-3

80 K

NDcm-3

NAcm-3

nexcm-3

EDmeV

250_30 39middot1019 11middot1018 75 1019 10 1019 013 65 1019 84 (160- 230K)310 (230-290 K)

350_20 42middot1019 94middot1017 51 1020 10 1018 0002 50 1020

80 (130-170 K)144 (170-290 K)

400_10 97middot1016 33middot1014 30 1019 10 1019 033 20 1019 91 (105-190 K)210 (190-290 K)

Formula de calcul a energiei Fermi

50 100 150 200 250 300

-80x10-2

-60x10-2

-40x10-2

-20x10-2

00

20x10-2

40x10-2

60x10-2

80x10-2

10x10-1

EF

eV

TK

250_30 350_20 400_10

Energia Fermi icircn dependență de temperatura a straturilor de CdS

SEM si XRD indică că depunerea straturilor de CdS este destul de reproductibilă si peliculele policristaline de CdS sunt formate din cristalite cu dimensiunea ~40 nm care formează granule cu mărimea ~150 nm

Difracţia razelor X descrie prezenţa unui maxim intens la 266ordm pentru toate peliculele de CdS Deplasarea maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Concentratia purtatorilor de sarcina electrica variaza cu temperatura de tratare termica de la 39middot1019 cm-3 (250oC) pina la 97middot1016 cm-3 (400oC)

Operarea icircntr-un interval mare de temperaturi şi durate de tratare termică a permis dirijarea proprietăţilor fizice ale straturilor de CdS astfel fiind găsit regimul optimal pentru depunerea acestor straturi icircn aplicaţii fotovoltaice De aici rezultă că straturile de CdS icircn viitor vor fi utilizate icircn calitate de strat ndash fereastră pentru celulele solare CdSCdTe

Concluzii

Filtru

2H

Pd

Reactor

Cuptor

2H

GlicerinăSuport cu

probele de CdS

SEM imagine a straturilor de CdS sus- imaginea planară

jos- secţiunea transversală

După depunere Tratat la 400ordmC

Spectrul EDX caracteristic pentru straturile subţiri de CdS

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

00

20x104

40x104

60x104

80x104

10x105

12x105

14x105

16x105

18x105

20x105

as dep

400-10

350-20

250-30

Inte

nsi

ty cp

s

2 deg

Pentru determinarea distantei interplanare s-a folosit relatia Wulf-Bragg

Din tabloul XRD a fost determinată dimensiunea cristalitelor conform ecuaţiei lui Sherrer

md hklsin2

β=lăţimea maximului la jumătatea intensitatăţii lui pentru faza specifică icircn radianiK=constanta ce variază icircn dependenţă de geometria cristalitelor (089ltKlt1)λ=lungimea de undă a razelor X incidenteθ=unghiul central al maximului icircn radianiL=dimensiunea cristalitelor

N prob 2Ө d I un

arb

a Aring

1 as dep 26674 33393 21180 5784329

2 250_30 26650 33422 31565 5799851

3 350_20 26602 33480 27017 5820021

4 400_10 26610 33471 24645 5806172

După cum se vede din figura tabloul de difracţie este practic identic pentru toate temperaturile de tratare un maxim intensiv la 266deg şi un şir de cicircteva maxime mult mai neaccentuate care se repetă pentru toate straturile la unghiuri identice Deoarece maximurile de difracţie pentru toate condiţiile de tratare termică corespund aceloraşi unghiuri putem constata că metoda de obţinere ne permite să obţinem straturi cu o reproductibilitatae destul de bună Totodata se observa o deplasare a maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica care se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Proprietatile electrice

Contactele ohmice pentru toate straturile au fost realizate din In prin evaporarea termica in vid icircnalt Măsurătorile constantei Hall şi

conductivităţii au fost efectuate icircn intervalul de temperatură 80-400 K

Trecerea curentului electric prin probă s-a realizat cu ajutorul sursei de alimentare

Mărimea curentului depinde de rezistenţa probei şi a avut valoarea 10 μA

Deoarece rezistenţa probelor la temperaturi joase este foarte mare şi se schimbă esenţial cu creşterea temperaturii icircn programul care

dirijează lucrul instalaţiei este prevăzută măsurarea curentului la fiecare temperatură

Măsurătorile Hall au fost făcute icircn cicircmp magnetic cu inducţia magnetica

de pacircnă la ~1TVariaţia conductivităţii electrice cu temperatura pentru straturile subţiri de CdS depuse şi tratate la diferite

temperaturi au fost măsurate icircn intervalul de temperatură 80-

400 K

2 4 6 8 10 12 14

10-3

10-2

10-1

100

101

102

-1cm

-1

103T K-1

250_20 350_30 400_10

Dependenţa conductivităţii electrice de temperatură

S-a constatat că conductivitatea icircn toate probele

scade slab cu micşorarea temperaturii scade şi arată o tendinţă

de saturaţie la temperaturi mici Panta nu este constantă de

asemenea scade cu scăderea temperaturii Conductivitatea straturilor de CdS tratate termic

icircn atmosferă de H2 la 250 degC şi 350 degC se dovedeşte a fi mai mare icircn comparaţie cu cele

tratate la 400 degC Probabil cu creşterea temperaturii dimensiunea cristalitelor creşte şi are loc in acelaşi timp icircmbunătăţirea contactelor

dintre ele picircnă la 350 degC

Deasemenea se poate menţiona că la durate de tratare mici chiar şi la temperaturi mai mari de tratare termică recristalizarea nu este bine icircncepută O altă caracteristică importantă a rezultatelor este că icircn straturile CdS tratate la temperaturi de 400 degC şi 350 degC creşterea conductivităţii cu temperatura este relativ mai clară O creştere mai pronuntata a lui σ cu temperatura se observă icircn regiunea cu temperaturi ridicate Presupunem că legea exponenţială bine-cunoscută poate descrie dependenţa conductibilitaţii

electrice de temperatură

kT

ED

o 2exp

Pentru a obtine valori cit mai exacte a parametrilor electrici ED ND NA si este necesar de a rezolva conditia de neutralitate ce descrie dependenta concentratiei electronilor din zona de conducție de temperatură icircn tot intervalul de

temperaturi Dependenţa concentrației electronilor de temperatură icircn zona de

conducţie pentru cazul cicircnd icircn semiconductor este prezent un singur tip de impuritate

donoare cu concentrația ND care este parţial compensată de impuritatea acceptoare cu

concentraţia NA icircn icircntreg intervalul de temperaturi studiate poate fi descrisa de

ecuaţia

De asemenea a fost studiată dependenţa coeficientului Hall de

temperatura Aceste dependențe sunt prezentate icircn figura următoare unde coef Hall a fost obținut din relația

g - factorul de degenerare a nivelului donor respectiv

40 44 48 52 56 60 641E-17

1E-16

1E-15

1E-14

nex

= 6510^19 cm-3

lg(n

ex-n

)T3

2n

(NA+

n)

1kTeV-1

1014 cm-3

1015 cm-3

1018 cm-3

1019 cm-3

sample_250-30

)(

)lg[( 23

nNn

Tnn

A

ex

Dependenta de inversul temperaturii a stratului de CdS

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1310-2

10-1

100

101

102

103

104

250_30 350_20 400_10

RH cm

3 C

103T K-1

Parametrii electrici a straturilor de CdS

Temperatura de tratare termica

ncm-3

300 K

ncm-3

80 K

NDcm-3

NAcm-3

nexcm-3

EDmeV

250_30 39middot1019 11middot1018 75 1019 10 1019 013 65 1019 84 (160- 230K)310 (230-290 K)

350_20 42middot1019 94middot1017 51 1020 10 1018 0002 50 1020

80 (130-170 K)144 (170-290 K)

400_10 97middot1016 33middot1014 30 1019 10 1019 033 20 1019 91 (105-190 K)210 (190-290 K)

Formula de calcul a energiei Fermi

50 100 150 200 250 300

-80x10-2

-60x10-2

-40x10-2

-20x10-2

00

20x10-2

40x10-2

60x10-2

80x10-2

10x10-1

EF

eV

TK

250_30 350_20 400_10

Energia Fermi icircn dependență de temperatura a straturilor de CdS

SEM si XRD indică că depunerea straturilor de CdS este destul de reproductibilă si peliculele policristaline de CdS sunt formate din cristalite cu dimensiunea ~40 nm care formează granule cu mărimea ~150 nm

Difracţia razelor X descrie prezenţa unui maxim intens la 266ordm pentru toate peliculele de CdS Deplasarea maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Concentratia purtatorilor de sarcina electrica variaza cu temperatura de tratare termica de la 39middot1019 cm-3 (250oC) pina la 97middot1016 cm-3 (400oC)

Operarea icircntr-un interval mare de temperaturi şi durate de tratare termică a permis dirijarea proprietăţilor fizice ale straturilor de CdS astfel fiind găsit regimul optimal pentru depunerea acestor straturi icircn aplicaţii fotovoltaice De aici rezultă că straturile de CdS icircn viitor vor fi utilizate icircn calitate de strat ndash fereastră pentru celulele solare CdSCdTe

Concluzii

SEM imagine a straturilor de CdS sus- imaginea planară

jos- secţiunea transversală

După depunere Tratat la 400ordmC

Spectrul EDX caracteristic pentru straturile subţiri de CdS

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

00

20x104

40x104

60x104

80x104

10x105

12x105

14x105

16x105

18x105

20x105

as dep

400-10

350-20

250-30

Inte

nsi

ty cp

s

2 deg

Pentru determinarea distantei interplanare s-a folosit relatia Wulf-Bragg

Din tabloul XRD a fost determinată dimensiunea cristalitelor conform ecuaţiei lui Sherrer

md hklsin2

β=lăţimea maximului la jumătatea intensitatăţii lui pentru faza specifică icircn radianiK=constanta ce variază icircn dependenţă de geometria cristalitelor (089ltKlt1)λ=lungimea de undă a razelor X incidenteθ=unghiul central al maximului icircn radianiL=dimensiunea cristalitelor

N prob 2Ө d I un

arb

a Aring

1 as dep 26674 33393 21180 5784329

2 250_30 26650 33422 31565 5799851

3 350_20 26602 33480 27017 5820021

4 400_10 26610 33471 24645 5806172

După cum se vede din figura tabloul de difracţie este practic identic pentru toate temperaturile de tratare un maxim intensiv la 266deg şi un şir de cicircteva maxime mult mai neaccentuate care se repetă pentru toate straturile la unghiuri identice Deoarece maximurile de difracţie pentru toate condiţiile de tratare termică corespund aceloraşi unghiuri putem constata că metoda de obţinere ne permite să obţinem straturi cu o reproductibilitatae destul de bună Totodata se observa o deplasare a maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica care se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Proprietatile electrice

Contactele ohmice pentru toate straturile au fost realizate din In prin evaporarea termica in vid icircnalt Măsurătorile constantei Hall şi

conductivităţii au fost efectuate icircn intervalul de temperatură 80-400 K

Trecerea curentului electric prin probă s-a realizat cu ajutorul sursei de alimentare

Mărimea curentului depinde de rezistenţa probei şi a avut valoarea 10 μA

Deoarece rezistenţa probelor la temperaturi joase este foarte mare şi se schimbă esenţial cu creşterea temperaturii icircn programul care

dirijează lucrul instalaţiei este prevăzută măsurarea curentului la fiecare temperatură

Măsurătorile Hall au fost făcute icircn cicircmp magnetic cu inducţia magnetica

de pacircnă la ~1TVariaţia conductivităţii electrice cu temperatura pentru straturile subţiri de CdS depuse şi tratate la diferite

temperaturi au fost măsurate icircn intervalul de temperatură 80-

400 K

2 4 6 8 10 12 14

10-3

10-2

10-1

100

101

102

-1cm

-1

103T K-1

250_20 350_30 400_10

Dependenţa conductivităţii electrice de temperatură

S-a constatat că conductivitatea icircn toate probele

scade slab cu micşorarea temperaturii scade şi arată o tendinţă

de saturaţie la temperaturi mici Panta nu este constantă de

asemenea scade cu scăderea temperaturii Conductivitatea straturilor de CdS tratate termic

icircn atmosferă de H2 la 250 degC şi 350 degC se dovedeşte a fi mai mare icircn comparaţie cu cele

tratate la 400 degC Probabil cu creşterea temperaturii dimensiunea cristalitelor creşte şi are loc in acelaşi timp icircmbunătăţirea contactelor

dintre ele picircnă la 350 degC

Deasemenea se poate menţiona că la durate de tratare mici chiar şi la temperaturi mai mari de tratare termică recristalizarea nu este bine icircncepută O altă caracteristică importantă a rezultatelor este că icircn straturile CdS tratate la temperaturi de 400 degC şi 350 degC creşterea conductivităţii cu temperatura este relativ mai clară O creştere mai pronuntata a lui σ cu temperatura se observă icircn regiunea cu temperaturi ridicate Presupunem că legea exponenţială bine-cunoscută poate descrie dependenţa conductibilitaţii

electrice de temperatură

kT

ED

o 2exp

Pentru a obtine valori cit mai exacte a parametrilor electrici ED ND NA si este necesar de a rezolva conditia de neutralitate ce descrie dependenta concentratiei electronilor din zona de conducție de temperatură icircn tot intervalul de

temperaturi Dependenţa concentrației electronilor de temperatură icircn zona de

conducţie pentru cazul cicircnd icircn semiconductor este prezent un singur tip de impuritate

donoare cu concentrația ND care este parţial compensată de impuritatea acceptoare cu

concentraţia NA icircn icircntreg intervalul de temperaturi studiate poate fi descrisa de

ecuaţia

De asemenea a fost studiată dependenţa coeficientului Hall de

temperatura Aceste dependențe sunt prezentate icircn figura următoare unde coef Hall a fost obținut din relația

g - factorul de degenerare a nivelului donor respectiv

40 44 48 52 56 60 641E-17

1E-16

1E-15

1E-14

nex

= 6510^19 cm-3

lg(n

ex-n

)T3

2n

(NA+

n)

1kTeV-1

1014 cm-3

1015 cm-3

1018 cm-3

1019 cm-3

sample_250-30

)(

)lg[( 23

nNn

Tnn

A

ex

Dependenta de inversul temperaturii a stratului de CdS

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1310-2

10-1

100

101

102

103

104

250_30 350_20 400_10

RH cm

3 C

103T K-1

Parametrii electrici a straturilor de CdS

Temperatura de tratare termica

ncm-3

300 K

ncm-3

80 K

NDcm-3

NAcm-3

nexcm-3

EDmeV

250_30 39middot1019 11middot1018 75 1019 10 1019 013 65 1019 84 (160- 230K)310 (230-290 K)

350_20 42middot1019 94middot1017 51 1020 10 1018 0002 50 1020

80 (130-170 K)144 (170-290 K)

400_10 97middot1016 33middot1014 30 1019 10 1019 033 20 1019 91 (105-190 K)210 (190-290 K)

Formula de calcul a energiei Fermi

50 100 150 200 250 300

-80x10-2

-60x10-2

-40x10-2

-20x10-2

00

20x10-2

40x10-2

60x10-2

80x10-2

10x10-1

EF

eV

TK

250_30 350_20 400_10

Energia Fermi icircn dependență de temperatura a straturilor de CdS

SEM si XRD indică că depunerea straturilor de CdS este destul de reproductibilă si peliculele policristaline de CdS sunt formate din cristalite cu dimensiunea ~40 nm care formează granule cu mărimea ~150 nm

Difracţia razelor X descrie prezenţa unui maxim intens la 266ordm pentru toate peliculele de CdS Deplasarea maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Concentratia purtatorilor de sarcina electrica variaza cu temperatura de tratare termica de la 39middot1019 cm-3 (250oC) pina la 97middot1016 cm-3 (400oC)

Operarea icircntr-un interval mare de temperaturi şi durate de tratare termică a permis dirijarea proprietăţilor fizice ale straturilor de CdS astfel fiind găsit regimul optimal pentru depunerea acestor straturi icircn aplicaţii fotovoltaice De aici rezultă că straturile de CdS icircn viitor vor fi utilizate icircn calitate de strat ndash fereastră pentru celulele solare CdSCdTe

Concluzii

Spectrul EDX caracteristic pentru straturile subţiri de CdS

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

00

20x104

40x104

60x104

80x104

10x105

12x105

14x105

16x105

18x105

20x105

as dep

400-10

350-20

250-30

Inte

nsi

ty cp

s

2 deg

Pentru determinarea distantei interplanare s-a folosit relatia Wulf-Bragg

Din tabloul XRD a fost determinată dimensiunea cristalitelor conform ecuaţiei lui Sherrer

md hklsin2

β=lăţimea maximului la jumătatea intensitatăţii lui pentru faza specifică icircn radianiK=constanta ce variază icircn dependenţă de geometria cristalitelor (089ltKlt1)λ=lungimea de undă a razelor X incidenteθ=unghiul central al maximului icircn radianiL=dimensiunea cristalitelor

N prob 2Ө d I un

arb

a Aring

1 as dep 26674 33393 21180 5784329

2 250_30 26650 33422 31565 5799851

3 350_20 26602 33480 27017 5820021

4 400_10 26610 33471 24645 5806172

După cum se vede din figura tabloul de difracţie este practic identic pentru toate temperaturile de tratare un maxim intensiv la 266deg şi un şir de cicircteva maxime mult mai neaccentuate care se repetă pentru toate straturile la unghiuri identice Deoarece maximurile de difracţie pentru toate condiţiile de tratare termică corespund aceloraşi unghiuri putem constata că metoda de obţinere ne permite să obţinem straturi cu o reproductibilitatae destul de bună Totodata se observa o deplasare a maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica care se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Proprietatile electrice

Contactele ohmice pentru toate straturile au fost realizate din In prin evaporarea termica in vid icircnalt Măsurătorile constantei Hall şi

conductivităţii au fost efectuate icircn intervalul de temperatură 80-400 K

Trecerea curentului electric prin probă s-a realizat cu ajutorul sursei de alimentare

Mărimea curentului depinde de rezistenţa probei şi a avut valoarea 10 μA

Deoarece rezistenţa probelor la temperaturi joase este foarte mare şi se schimbă esenţial cu creşterea temperaturii icircn programul care

dirijează lucrul instalaţiei este prevăzută măsurarea curentului la fiecare temperatură

Măsurătorile Hall au fost făcute icircn cicircmp magnetic cu inducţia magnetica

de pacircnă la ~1TVariaţia conductivităţii electrice cu temperatura pentru straturile subţiri de CdS depuse şi tratate la diferite

temperaturi au fost măsurate icircn intervalul de temperatură 80-

400 K

2 4 6 8 10 12 14

10-3

10-2

10-1

100

101

102

-1cm

-1

103T K-1

250_20 350_30 400_10

Dependenţa conductivităţii electrice de temperatură

S-a constatat că conductivitatea icircn toate probele

scade slab cu micşorarea temperaturii scade şi arată o tendinţă

de saturaţie la temperaturi mici Panta nu este constantă de

asemenea scade cu scăderea temperaturii Conductivitatea straturilor de CdS tratate termic

icircn atmosferă de H2 la 250 degC şi 350 degC se dovedeşte a fi mai mare icircn comparaţie cu cele

tratate la 400 degC Probabil cu creşterea temperaturii dimensiunea cristalitelor creşte şi are loc in acelaşi timp icircmbunătăţirea contactelor

dintre ele picircnă la 350 degC

Deasemenea se poate menţiona că la durate de tratare mici chiar şi la temperaturi mai mari de tratare termică recristalizarea nu este bine icircncepută O altă caracteristică importantă a rezultatelor este că icircn straturile CdS tratate la temperaturi de 400 degC şi 350 degC creşterea conductivităţii cu temperatura este relativ mai clară O creştere mai pronuntata a lui σ cu temperatura se observă icircn regiunea cu temperaturi ridicate Presupunem că legea exponenţială bine-cunoscută poate descrie dependenţa conductibilitaţii

electrice de temperatură

kT

ED

o 2exp

Pentru a obtine valori cit mai exacte a parametrilor electrici ED ND NA si este necesar de a rezolva conditia de neutralitate ce descrie dependenta concentratiei electronilor din zona de conducție de temperatură icircn tot intervalul de

temperaturi Dependenţa concentrației electronilor de temperatură icircn zona de

conducţie pentru cazul cicircnd icircn semiconductor este prezent un singur tip de impuritate

donoare cu concentrația ND care este parţial compensată de impuritatea acceptoare cu

concentraţia NA icircn icircntreg intervalul de temperaturi studiate poate fi descrisa de

ecuaţia

De asemenea a fost studiată dependenţa coeficientului Hall de

temperatura Aceste dependențe sunt prezentate icircn figura următoare unde coef Hall a fost obținut din relația

g - factorul de degenerare a nivelului donor respectiv

40 44 48 52 56 60 641E-17

1E-16

1E-15

1E-14

nex

= 6510^19 cm-3

lg(n

ex-n

)T3

2n

(NA+

n)

1kTeV-1

1014 cm-3

1015 cm-3

1018 cm-3

1019 cm-3

sample_250-30

)(

)lg[( 23

nNn

Tnn

A

ex

Dependenta de inversul temperaturii a stratului de CdS

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1310-2

10-1

100

101

102

103

104

250_30 350_20 400_10

RH cm

3 C

103T K-1

Parametrii electrici a straturilor de CdS

Temperatura de tratare termica

ncm-3

300 K

ncm-3

80 K

NDcm-3

NAcm-3

nexcm-3

EDmeV

250_30 39middot1019 11middot1018 75 1019 10 1019 013 65 1019 84 (160- 230K)310 (230-290 K)

350_20 42middot1019 94middot1017 51 1020 10 1018 0002 50 1020

80 (130-170 K)144 (170-290 K)

400_10 97middot1016 33middot1014 30 1019 10 1019 033 20 1019 91 (105-190 K)210 (190-290 K)

Formula de calcul a energiei Fermi

50 100 150 200 250 300

-80x10-2

-60x10-2

-40x10-2

-20x10-2

00

20x10-2

40x10-2

60x10-2

80x10-2

10x10-1

EF

eV

TK

250_30 350_20 400_10

Energia Fermi icircn dependență de temperatura a straturilor de CdS

SEM si XRD indică că depunerea straturilor de CdS este destul de reproductibilă si peliculele policristaline de CdS sunt formate din cristalite cu dimensiunea ~40 nm care formează granule cu mărimea ~150 nm

Difracţia razelor X descrie prezenţa unui maxim intens la 266ordm pentru toate peliculele de CdS Deplasarea maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Concentratia purtatorilor de sarcina electrica variaza cu temperatura de tratare termica de la 39middot1019 cm-3 (250oC) pina la 97middot1016 cm-3 (400oC)

Operarea icircntr-un interval mare de temperaturi şi durate de tratare termică a permis dirijarea proprietăţilor fizice ale straturilor de CdS astfel fiind găsit regimul optimal pentru depunerea acestor straturi icircn aplicaţii fotovoltaice De aici rezultă că straturile de CdS icircn viitor vor fi utilizate icircn calitate de strat ndash fereastră pentru celulele solare CdSCdTe

Concluzii

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

00

20x104

40x104

60x104

80x104

10x105

12x105

14x105

16x105

18x105

20x105

as dep

400-10

350-20

250-30

Inte

nsi

ty cp

s

2 deg

Pentru determinarea distantei interplanare s-a folosit relatia Wulf-Bragg

Din tabloul XRD a fost determinată dimensiunea cristalitelor conform ecuaţiei lui Sherrer

md hklsin2

β=lăţimea maximului la jumătatea intensitatăţii lui pentru faza specifică icircn radianiK=constanta ce variază icircn dependenţă de geometria cristalitelor (089ltKlt1)λ=lungimea de undă a razelor X incidenteθ=unghiul central al maximului icircn radianiL=dimensiunea cristalitelor

N prob 2Ө d I un

arb

a Aring

1 as dep 26674 33393 21180 5784329

2 250_30 26650 33422 31565 5799851

3 350_20 26602 33480 27017 5820021

4 400_10 26610 33471 24645 5806172

După cum se vede din figura tabloul de difracţie este practic identic pentru toate temperaturile de tratare un maxim intensiv la 266deg şi un şir de cicircteva maxime mult mai neaccentuate care se repetă pentru toate straturile la unghiuri identice Deoarece maximurile de difracţie pentru toate condiţiile de tratare termică corespund aceloraşi unghiuri putem constata că metoda de obţinere ne permite să obţinem straturi cu o reproductibilitatae destul de bună Totodata se observa o deplasare a maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica care se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Proprietatile electrice

Contactele ohmice pentru toate straturile au fost realizate din In prin evaporarea termica in vid icircnalt Măsurătorile constantei Hall şi

conductivităţii au fost efectuate icircn intervalul de temperatură 80-400 K

Trecerea curentului electric prin probă s-a realizat cu ajutorul sursei de alimentare

Mărimea curentului depinde de rezistenţa probei şi a avut valoarea 10 μA

Deoarece rezistenţa probelor la temperaturi joase este foarte mare şi se schimbă esenţial cu creşterea temperaturii icircn programul care

dirijează lucrul instalaţiei este prevăzută măsurarea curentului la fiecare temperatură

Măsurătorile Hall au fost făcute icircn cicircmp magnetic cu inducţia magnetica

de pacircnă la ~1TVariaţia conductivităţii electrice cu temperatura pentru straturile subţiri de CdS depuse şi tratate la diferite

temperaturi au fost măsurate icircn intervalul de temperatură 80-

400 K

2 4 6 8 10 12 14

10-3

10-2

10-1

100

101

102

-1cm

-1

103T K-1

250_20 350_30 400_10

Dependenţa conductivităţii electrice de temperatură

S-a constatat că conductivitatea icircn toate probele

scade slab cu micşorarea temperaturii scade şi arată o tendinţă

de saturaţie la temperaturi mici Panta nu este constantă de

asemenea scade cu scăderea temperaturii Conductivitatea straturilor de CdS tratate termic

icircn atmosferă de H2 la 250 degC şi 350 degC se dovedeşte a fi mai mare icircn comparaţie cu cele

tratate la 400 degC Probabil cu creşterea temperaturii dimensiunea cristalitelor creşte şi are loc in acelaşi timp icircmbunătăţirea contactelor

dintre ele picircnă la 350 degC

Deasemenea se poate menţiona că la durate de tratare mici chiar şi la temperaturi mai mari de tratare termică recristalizarea nu este bine icircncepută O altă caracteristică importantă a rezultatelor este că icircn straturile CdS tratate la temperaturi de 400 degC şi 350 degC creşterea conductivităţii cu temperatura este relativ mai clară O creştere mai pronuntata a lui σ cu temperatura se observă icircn regiunea cu temperaturi ridicate Presupunem că legea exponenţială bine-cunoscută poate descrie dependenţa conductibilitaţii

electrice de temperatură

kT

ED

o 2exp

Pentru a obtine valori cit mai exacte a parametrilor electrici ED ND NA si este necesar de a rezolva conditia de neutralitate ce descrie dependenta concentratiei electronilor din zona de conducție de temperatură icircn tot intervalul de

temperaturi Dependenţa concentrației electronilor de temperatură icircn zona de

conducţie pentru cazul cicircnd icircn semiconductor este prezent un singur tip de impuritate

donoare cu concentrația ND care este parţial compensată de impuritatea acceptoare cu

concentraţia NA icircn icircntreg intervalul de temperaturi studiate poate fi descrisa de

ecuaţia

De asemenea a fost studiată dependenţa coeficientului Hall de

temperatura Aceste dependențe sunt prezentate icircn figura următoare unde coef Hall a fost obținut din relația

g - factorul de degenerare a nivelului donor respectiv

40 44 48 52 56 60 641E-17

1E-16

1E-15

1E-14

nex

= 6510^19 cm-3

lg(n

ex-n

)T3

2n

(NA+

n)

1kTeV-1

1014 cm-3

1015 cm-3

1018 cm-3

1019 cm-3

sample_250-30

)(

)lg[( 23

nNn

Tnn

A

ex

Dependenta de inversul temperaturii a stratului de CdS

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1310-2

10-1

100

101

102

103

104

250_30 350_20 400_10

RH cm

3 C

103T K-1

Parametrii electrici a straturilor de CdS

Temperatura de tratare termica

ncm-3

300 K

ncm-3

80 K

NDcm-3

NAcm-3

nexcm-3

EDmeV

250_30 39middot1019 11middot1018 75 1019 10 1019 013 65 1019 84 (160- 230K)310 (230-290 K)

350_20 42middot1019 94middot1017 51 1020 10 1018 0002 50 1020

80 (130-170 K)144 (170-290 K)

400_10 97middot1016 33middot1014 30 1019 10 1019 033 20 1019 91 (105-190 K)210 (190-290 K)

Formula de calcul a energiei Fermi

50 100 150 200 250 300

-80x10-2

-60x10-2

-40x10-2

-20x10-2

00

20x10-2

40x10-2

60x10-2

80x10-2

10x10-1

EF

eV

TK

250_30 350_20 400_10

Energia Fermi icircn dependență de temperatura a straturilor de CdS

SEM si XRD indică că depunerea straturilor de CdS este destul de reproductibilă si peliculele policristaline de CdS sunt formate din cristalite cu dimensiunea ~40 nm care formează granule cu mărimea ~150 nm

Difracţia razelor X descrie prezenţa unui maxim intens la 266ordm pentru toate peliculele de CdS Deplasarea maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Concentratia purtatorilor de sarcina electrica variaza cu temperatura de tratare termica de la 39middot1019 cm-3 (250oC) pina la 97middot1016 cm-3 (400oC)

Operarea icircntr-un interval mare de temperaturi şi durate de tratare termică a permis dirijarea proprietăţilor fizice ale straturilor de CdS astfel fiind găsit regimul optimal pentru depunerea acestor straturi icircn aplicaţii fotovoltaice De aici rezultă că straturile de CdS icircn viitor vor fi utilizate icircn calitate de strat ndash fereastră pentru celulele solare CdSCdTe

Concluzii

Pentru determinarea distantei interplanare s-a folosit relatia Wulf-Bragg

Din tabloul XRD a fost determinată dimensiunea cristalitelor conform ecuaţiei lui Sherrer

md hklsin2

β=lăţimea maximului la jumătatea intensitatăţii lui pentru faza specifică icircn radianiK=constanta ce variază icircn dependenţă de geometria cristalitelor (089ltKlt1)λ=lungimea de undă a razelor X incidenteθ=unghiul central al maximului icircn radianiL=dimensiunea cristalitelor

N prob 2Ө d I un

arb

a Aring

1 as dep 26674 33393 21180 5784329

2 250_30 26650 33422 31565 5799851

3 350_20 26602 33480 27017 5820021

4 400_10 26610 33471 24645 5806172

După cum se vede din figura tabloul de difracţie este practic identic pentru toate temperaturile de tratare un maxim intensiv la 266deg şi un şir de cicircteva maxime mult mai neaccentuate care se repetă pentru toate straturile la unghiuri identice Deoarece maximurile de difracţie pentru toate condiţiile de tratare termică corespund aceloraşi unghiuri putem constata că metoda de obţinere ne permite să obţinem straturi cu o reproductibilitatae destul de bună Totodata se observa o deplasare a maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica care se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Proprietatile electrice

Contactele ohmice pentru toate straturile au fost realizate din In prin evaporarea termica in vid icircnalt Măsurătorile constantei Hall şi

conductivităţii au fost efectuate icircn intervalul de temperatură 80-400 K

Trecerea curentului electric prin probă s-a realizat cu ajutorul sursei de alimentare

Mărimea curentului depinde de rezistenţa probei şi a avut valoarea 10 μA

Deoarece rezistenţa probelor la temperaturi joase este foarte mare şi se schimbă esenţial cu creşterea temperaturii icircn programul care

dirijează lucrul instalaţiei este prevăzută măsurarea curentului la fiecare temperatură

Măsurătorile Hall au fost făcute icircn cicircmp magnetic cu inducţia magnetica

de pacircnă la ~1TVariaţia conductivităţii electrice cu temperatura pentru straturile subţiri de CdS depuse şi tratate la diferite

temperaturi au fost măsurate icircn intervalul de temperatură 80-

400 K

2 4 6 8 10 12 14

10-3

10-2

10-1

100

101

102

-1cm

-1

103T K-1

250_20 350_30 400_10

Dependenţa conductivităţii electrice de temperatură

S-a constatat că conductivitatea icircn toate probele

scade slab cu micşorarea temperaturii scade şi arată o tendinţă

de saturaţie la temperaturi mici Panta nu este constantă de

asemenea scade cu scăderea temperaturii Conductivitatea straturilor de CdS tratate termic

icircn atmosferă de H2 la 250 degC şi 350 degC se dovedeşte a fi mai mare icircn comparaţie cu cele

tratate la 400 degC Probabil cu creşterea temperaturii dimensiunea cristalitelor creşte şi are loc in acelaşi timp icircmbunătăţirea contactelor

dintre ele picircnă la 350 degC

Deasemenea se poate menţiona că la durate de tratare mici chiar şi la temperaturi mai mari de tratare termică recristalizarea nu este bine icircncepută O altă caracteristică importantă a rezultatelor este că icircn straturile CdS tratate la temperaturi de 400 degC şi 350 degC creşterea conductivităţii cu temperatura este relativ mai clară O creştere mai pronuntata a lui σ cu temperatura se observă icircn regiunea cu temperaturi ridicate Presupunem că legea exponenţială bine-cunoscută poate descrie dependenţa conductibilitaţii

electrice de temperatură

kT

ED

o 2exp

Pentru a obtine valori cit mai exacte a parametrilor electrici ED ND NA si este necesar de a rezolva conditia de neutralitate ce descrie dependenta concentratiei electronilor din zona de conducție de temperatură icircn tot intervalul de

temperaturi Dependenţa concentrației electronilor de temperatură icircn zona de

conducţie pentru cazul cicircnd icircn semiconductor este prezent un singur tip de impuritate

donoare cu concentrația ND care este parţial compensată de impuritatea acceptoare cu

concentraţia NA icircn icircntreg intervalul de temperaturi studiate poate fi descrisa de

ecuaţia

De asemenea a fost studiată dependenţa coeficientului Hall de

temperatura Aceste dependențe sunt prezentate icircn figura următoare unde coef Hall a fost obținut din relația

g - factorul de degenerare a nivelului donor respectiv

40 44 48 52 56 60 641E-17

1E-16

1E-15

1E-14

nex

= 6510^19 cm-3

lg(n

ex-n

)T3

2n

(NA+

n)

1kTeV-1

1014 cm-3

1015 cm-3

1018 cm-3

1019 cm-3

sample_250-30

)(

)lg[( 23

nNn

Tnn

A

ex

Dependenta de inversul temperaturii a stratului de CdS

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1310-2

10-1

100

101

102

103

104

250_30 350_20 400_10

RH cm

3 C

103T K-1

Parametrii electrici a straturilor de CdS

Temperatura de tratare termica

ncm-3

300 K

ncm-3

80 K

NDcm-3

NAcm-3

nexcm-3

EDmeV

250_30 39middot1019 11middot1018 75 1019 10 1019 013 65 1019 84 (160- 230K)310 (230-290 K)

350_20 42middot1019 94middot1017 51 1020 10 1018 0002 50 1020

80 (130-170 K)144 (170-290 K)

400_10 97middot1016 33middot1014 30 1019 10 1019 033 20 1019 91 (105-190 K)210 (190-290 K)

Formula de calcul a energiei Fermi

50 100 150 200 250 300

-80x10-2

-60x10-2

-40x10-2

-20x10-2

00

20x10-2

40x10-2

60x10-2

80x10-2

10x10-1

EF

eV

TK

250_30 350_20 400_10

Energia Fermi icircn dependență de temperatura a straturilor de CdS

SEM si XRD indică că depunerea straturilor de CdS este destul de reproductibilă si peliculele policristaline de CdS sunt formate din cristalite cu dimensiunea ~40 nm care formează granule cu mărimea ~150 nm

Difracţia razelor X descrie prezenţa unui maxim intens la 266ordm pentru toate peliculele de CdS Deplasarea maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Concentratia purtatorilor de sarcina electrica variaza cu temperatura de tratare termica de la 39middot1019 cm-3 (250oC) pina la 97middot1016 cm-3 (400oC)

Operarea icircntr-un interval mare de temperaturi şi durate de tratare termică a permis dirijarea proprietăţilor fizice ale straturilor de CdS astfel fiind găsit regimul optimal pentru depunerea acestor straturi icircn aplicaţii fotovoltaice De aici rezultă că straturile de CdS icircn viitor vor fi utilizate icircn calitate de strat ndash fereastră pentru celulele solare CdSCdTe

Concluzii

N prob 2Ө d I un

arb

a Aring

1 as dep 26674 33393 21180 5784329

2 250_30 26650 33422 31565 5799851

3 350_20 26602 33480 27017 5820021

4 400_10 26610 33471 24645 5806172

După cum se vede din figura tabloul de difracţie este practic identic pentru toate temperaturile de tratare un maxim intensiv la 266deg şi un şir de cicircteva maxime mult mai neaccentuate care se repetă pentru toate straturile la unghiuri identice Deoarece maximurile de difracţie pentru toate condiţiile de tratare termică corespund aceloraşi unghiuri putem constata că metoda de obţinere ne permite să obţinem straturi cu o reproductibilitatae destul de bună Totodata se observa o deplasare a maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica care se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Proprietatile electrice

Contactele ohmice pentru toate straturile au fost realizate din In prin evaporarea termica in vid icircnalt Măsurătorile constantei Hall şi

conductivităţii au fost efectuate icircn intervalul de temperatură 80-400 K

Trecerea curentului electric prin probă s-a realizat cu ajutorul sursei de alimentare

Mărimea curentului depinde de rezistenţa probei şi a avut valoarea 10 μA

Deoarece rezistenţa probelor la temperaturi joase este foarte mare şi se schimbă esenţial cu creşterea temperaturii icircn programul care

dirijează lucrul instalaţiei este prevăzută măsurarea curentului la fiecare temperatură

Măsurătorile Hall au fost făcute icircn cicircmp magnetic cu inducţia magnetica

de pacircnă la ~1TVariaţia conductivităţii electrice cu temperatura pentru straturile subţiri de CdS depuse şi tratate la diferite

temperaturi au fost măsurate icircn intervalul de temperatură 80-

400 K

2 4 6 8 10 12 14

10-3

10-2

10-1

100

101

102

-1cm

-1

103T K-1

250_20 350_30 400_10

Dependenţa conductivităţii electrice de temperatură

S-a constatat că conductivitatea icircn toate probele

scade slab cu micşorarea temperaturii scade şi arată o tendinţă

de saturaţie la temperaturi mici Panta nu este constantă de

asemenea scade cu scăderea temperaturii Conductivitatea straturilor de CdS tratate termic

icircn atmosferă de H2 la 250 degC şi 350 degC se dovedeşte a fi mai mare icircn comparaţie cu cele

tratate la 400 degC Probabil cu creşterea temperaturii dimensiunea cristalitelor creşte şi are loc in acelaşi timp icircmbunătăţirea contactelor

dintre ele picircnă la 350 degC

Deasemenea se poate menţiona că la durate de tratare mici chiar şi la temperaturi mai mari de tratare termică recristalizarea nu este bine icircncepută O altă caracteristică importantă a rezultatelor este că icircn straturile CdS tratate la temperaturi de 400 degC şi 350 degC creşterea conductivităţii cu temperatura este relativ mai clară O creştere mai pronuntata a lui σ cu temperatura se observă icircn regiunea cu temperaturi ridicate Presupunem că legea exponenţială bine-cunoscută poate descrie dependenţa conductibilitaţii

electrice de temperatură

kT

ED

o 2exp

Pentru a obtine valori cit mai exacte a parametrilor electrici ED ND NA si este necesar de a rezolva conditia de neutralitate ce descrie dependenta concentratiei electronilor din zona de conducție de temperatură icircn tot intervalul de

temperaturi Dependenţa concentrației electronilor de temperatură icircn zona de

conducţie pentru cazul cicircnd icircn semiconductor este prezent un singur tip de impuritate

donoare cu concentrația ND care este parţial compensată de impuritatea acceptoare cu

concentraţia NA icircn icircntreg intervalul de temperaturi studiate poate fi descrisa de

ecuaţia

De asemenea a fost studiată dependenţa coeficientului Hall de

temperatura Aceste dependențe sunt prezentate icircn figura următoare unde coef Hall a fost obținut din relația

g - factorul de degenerare a nivelului donor respectiv

40 44 48 52 56 60 641E-17

1E-16

1E-15

1E-14

nex

= 6510^19 cm-3

lg(n

ex-n

)T3

2n

(NA+

n)

1kTeV-1

1014 cm-3

1015 cm-3

1018 cm-3

1019 cm-3

sample_250-30

)(

)lg[( 23

nNn

Tnn

A

ex

Dependenta de inversul temperaturii a stratului de CdS

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1310-2

10-1

100

101

102

103

104

250_30 350_20 400_10

RH cm

3 C

103T K-1

Parametrii electrici a straturilor de CdS

Temperatura de tratare termica

ncm-3

300 K

ncm-3

80 K

NDcm-3

NAcm-3

nexcm-3

EDmeV

250_30 39middot1019 11middot1018 75 1019 10 1019 013 65 1019 84 (160- 230K)310 (230-290 K)

350_20 42middot1019 94middot1017 51 1020 10 1018 0002 50 1020

80 (130-170 K)144 (170-290 K)

400_10 97middot1016 33middot1014 30 1019 10 1019 033 20 1019 91 (105-190 K)210 (190-290 K)

Formula de calcul a energiei Fermi

50 100 150 200 250 300

-80x10-2

-60x10-2

-40x10-2

-20x10-2

00

20x10-2

40x10-2

60x10-2

80x10-2

10x10-1

EF

eV

TK

250_30 350_20 400_10

Energia Fermi icircn dependență de temperatura a straturilor de CdS

SEM si XRD indică că depunerea straturilor de CdS este destul de reproductibilă si peliculele policristaline de CdS sunt formate din cristalite cu dimensiunea ~40 nm care formează granule cu mărimea ~150 nm

Difracţia razelor X descrie prezenţa unui maxim intens la 266ordm pentru toate peliculele de CdS Deplasarea maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Concentratia purtatorilor de sarcina electrica variaza cu temperatura de tratare termica de la 39middot1019 cm-3 (250oC) pina la 97middot1016 cm-3 (400oC)

Operarea icircntr-un interval mare de temperaturi şi durate de tratare termică a permis dirijarea proprietăţilor fizice ale straturilor de CdS astfel fiind găsit regimul optimal pentru depunerea acestor straturi icircn aplicaţii fotovoltaice De aici rezultă că straturile de CdS icircn viitor vor fi utilizate icircn calitate de strat ndash fereastră pentru celulele solare CdSCdTe

Concluzii

După cum se vede din figura tabloul de difracţie este practic identic pentru toate temperaturile de tratare un maxim intensiv la 266deg şi un şir de cicircteva maxime mult mai neaccentuate care se repetă pentru toate straturile la unghiuri identice Deoarece maximurile de difracţie pentru toate condiţiile de tratare termică corespund aceloraşi unghiuri putem constata că metoda de obţinere ne permite să obţinem straturi cu o reproductibilitatae destul de bună Totodata se observa o deplasare a maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica care se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Proprietatile electrice

Contactele ohmice pentru toate straturile au fost realizate din In prin evaporarea termica in vid icircnalt Măsurătorile constantei Hall şi

conductivităţii au fost efectuate icircn intervalul de temperatură 80-400 K

Trecerea curentului electric prin probă s-a realizat cu ajutorul sursei de alimentare

Mărimea curentului depinde de rezistenţa probei şi a avut valoarea 10 μA

Deoarece rezistenţa probelor la temperaturi joase este foarte mare şi se schimbă esenţial cu creşterea temperaturii icircn programul care

dirijează lucrul instalaţiei este prevăzută măsurarea curentului la fiecare temperatură

Măsurătorile Hall au fost făcute icircn cicircmp magnetic cu inducţia magnetica

de pacircnă la ~1TVariaţia conductivităţii electrice cu temperatura pentru straturile subţiri de CdS depuse şi tratate la diferite

temperaturi au fost măsurate icircn intervalul de temperatură 80-

400 K

2 4 6 8 10 12 14

10-3

10-2

10-1

100

101

102

-1cm

-1

103T K-1

250_20 350_30 400_10

Dependenţa conductivităţii electrice de temperatură

S-a constatat că conductivitatea icircn toate probele

scade slab cu micşorarea temperaturii scade şi arată o tendinţă

de saturaţie la temperaturi mici Panta nu este constantă de

asemenea scade cu scăderea temperaturii Conductivitatea straturilor de CdS tratate termic

icircn atmosferă de H2 la 250 degC şi 350 degC se dovedeşte a fi mai mare icircn comparaţie cu cele

tratate la 400 degC Probabil cu creşterea temperaturii dimensiunea cristalitelor creşte şi are loc in acelaşi timp icircmbunătăţirea contactelor

dintre ele picircnă la 350 degC

Deasemenea se poate menţiona că la durate de tratare mici chiar şi la temperaturi mai mari de tratare termică recristalizarea nu este bine icircncepută O altă caracteristică importantă a rezultatelor este că icircn straturile CdS tratate la temperaturi de 400 degC şi 350 degC creşterea conductivităţii cu temperatura este relativ mai clară O creştere mai pronuntata a lui σ cu temperatura se observă icircn regiunea cu temperaturi ridicate Presupunem că legea exponenţială bine-cunoscută poate descrie dependenţa conductibilitaţii

electrice de temperatură

kT

ED

o 2exp

Pentru a obtine valori cit mai exacte a parametrilor electrici ED ND NA si este necesar de a rezolva conditia de neutralitate ce descrie dependenta concentratiei electronilor din zona de conducție de temperatură icircn tot intervalul de

temperaturi Dependenţa concentrației electronilor de temperatură icircn zona de

conducţie pentru cazul cicircnd icircn semiconductor este prezent un singur tip de impuritate

donoare cu concentrația ND care este parţial compensată de impuritatea acceptoare cu

concentraţia NA icircn icircntreg intervalul de temperaturi studiate poate fi descrisa de

ecuaţia

De asemenea a fost studiată dependenţa coeficientului Hall de

temperatura Aceste dependențe sunt prezentate icircn figura următoare unde coef Hall a fost obținut din relația

g - factorul de degenerare a nivelului donor respectiv

40 44 48 52 56 60 641E-17

1E-16

1E-15

1E-14

nex

= 6510^19 cm-3

lg(n

ex-n

)T3

2n

(NA+

n)

1kTeV-1

1014 cm-3

1015 cm-3

1018 cm-3

1019 cm-3

sample_250-30

)(

)lg[( 23

nNn

Tnn

A

ex

Dependenta de inversul temperaturii a stratului de CdS

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1310-2

10-1

100

101

102

103

104

250_30 350_20 400_10

RH cm

3 C

103T K-1

Parametrii electrici a straturilor de CdS

Temperatura de tratare termica

ncm-3

300 K

ncm-3

80 K

NDcm-3

NAcm-3

nexcm-3

EDmeV

250_30 39middot1019 11middot1018 75 1019 10 1019 013 65 1019 84 (160- 230K)310 (230-290 K)

350_20 42middot1019 94middot1017 51 1020 10 1018 0002 50 1020

80 (130-170 K)144 (170-290 K)

400_10 97middot1016 33middot1014 30 1019 10 1019 033 20 1019 91 (105-190 K)210 (190-290 K)

Formula de calcul a energiei Fermi

50 100 150 200 250 300

-80x10-2

-60x10-2

-40x10-2

-20x10-2

00

20x10-2

40x10-2

60x10-2

80x10-2

10x10-1

EF

eV

TK

250_30 350_20 400_10

Energia Fermi icircn dependență de temperatura a straturilor de CdS

SEM si XRD indică că depunerea straturilor de CdS este destul de reproductibilă si peliculele policristaline de CdS sunt formate din cristalite cu dimensiunea ~40 nm care formează granule cu mărimea ~150 nm

Difracţia razelor X descrie prezenţa unui maxim intens la 266ordm pentru toate peliculele de CdS Deplasarea maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Concentratia purtatorilor de sarcina electrica variaza cu temperatura de tratare termica de la 39middot1019 cm-3 (250oC) pina la 97middot1016 cm-3 (400oC)

Operarea icircntr-un interval mare de temperaturi şi durate de tratare termică a permis dirijarea proprietăţilor fizice ale straturilor de CdS astfel fiind găsit regimul optimal pentru depunerea acestor straturi icircn aplicaţii fotovoltaice De aici rezultă că straturile de CdS icircn viitor vor fi utilizate icircn calitate de strat ndash fereastră pentru celulele solare CdSCdTe

Concluzii

Proprietatile electrice

Contactele ohmice pentru toate straturile au fost realizate din In prin evaporarea termica in vid icircnalt Măsurătorile constantei Hall şi

conductivităţii au fost efectuate icircn intervalul de temperatură 80-400 K

Trecerea curentului electric prin probă s-a realizat cu ajutorul sursei de alimentare

Mărimea curentului depinde de rezistenţa probei şi a avut valoarea 10 μA

Deoarece rezistenţa probelor la temperaturi joase este foarte mare şi se schimbă esenţial cu creşterea temperaturii icircn programul care

dirijează lucrul instalaţiei este prevăzută măsurarea curentului la fiecare temperatură

Măsurătorile Hall au fost făcute icircn cicircmp magnetic cu inducţia magnetica

de pacircnă la ~1TVariaţia conductivităţii electrice cu temperatura pentru straturile subţiri de CdS depuse şi tratate la diferite

temperaturi au fost măsurate icircn intervalul de temperatură 80-

400 K

2 4 6 8 10 12 14

10-3

10-2

10-1

100

101

102

-1cm

-1

103T K-1

250_20 350_30 400_10

Dependenţa conductivităţii electrice de temperatură

S-a constatat că conductivitatea icircn toate probele

scade slab cu micşorarea temperaturii scade şi arată o tendinţă

de saturaţie la temperaturi mici Panta nu este constantă de

asemenea scade cu scăderea temperaturii Conductivitatea straturilor de CdS tratate termic

icircn atmosferă de H2 la 250 degC şi 350 degC se dovedeşte a fi mai mare icircn comparaţie cu cele

tratate la 400 degC Probabil cu creşterea temperaturii dimensiunea cristalitelor creşte şi are loc in acelaşi timp icircmbunătăţirea contactelor

dintre ele picircnă la 350 degC

Deasemenea se poate menţiona că la durate de tratare mici chiar şi la temperaturi mai mari de tratare termică recristalizarea nu este bine icircncepută O altă caracteristică importantă a rezultatelor este că icircn straturile CdS tratate la temperaturi de 400 degC şi 350 degC creşterea conductivităţii cu temperatura este relativ mai clară O creştere mai pronuntata a lui σ cu temperatura se observă icircn regiunea cu temperaturi ridicate Presupunem că legea exponenţială bine-cunoscută poate descrie dependenţa conductibilitaţii

electrice de temperatură

kT

ED

o 2exp

Pentru a obtine valori cit mai exacte a parametrilor electrici ED ND NA si este necesar de a rezolva conditia de neutralitate ce descrie dependenta concentratiei electronilor din zona de conducție de temperatură icircn tot intervalul de

temperaturi Dependenţa concentrației electronilor de temperatură icircn zona de

conducţie pentru cazul cicircnd icircn semiconductor este prezent un singur tip de impuritate

donoare cu concentrația ND care este parţial compensată de impuritatea acceptoare cu

concentraţia NA icircn icircntreg intervalul de temperaturi studiate poate fi descrisa de

ecuaţia

De asemenea a fost studiată dependenţa coeficientului Hall de

temperatura Aceste dependențe sunt prezentate icircn figura următoare unde coef Hall a fost obținut din relația

g - factorul de degenerare a nivelului donor respectiv

40 44 48 52 56 60 641E-17

1E-16

1E-15

1E-14

nex

= 6510^19 cm-3

lg(n

ex-n

)T3

2n

(NA+

n)

1kTeV-1

1014 cm-3

1015 cm-3

1018 cm-3

1019 cm-3

sample_250-30

)(

)lg[( 23

nNn

Tnn

A

ex

Dependenta de inversul temperaturii a stratului de CdS

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1310-2

10-1

100

101

102

103

104

250_30 350_20 400_10

RH cm

3 C

103T K-1

Parametrii electrici a straturilor de CdS

Temperatura de tratare termica

ncm-3

300 K

ncm-3

80 K

NDcm-3

NAcm-3

nexcm-3

EDmeV

250_30 39middot1019 11middot1018 75 1019 10 1019 013 65 1019 84 (160- 230K)310 (230-290 K)

350_20 42middot1019 94middot1017 51 1020 10 1018 0002 50 1020

80 (130-170 K)144 (170-290 K)

400_10 97middot1016 33middot1014 30 1019 10 1019 033 20 1019 91 (105-190 K)210 (190-290 K)

Formula de calcul a energiei Fermi

50 100 150 200 250 300

-80x10-2

-60x10-2

-40x10-2

-20x10-2

00

20x10-2

40x10-2

60x10-2

80x10-2

10x10-1

EF

eV

TK

250_30 350_20 400_10

Energia Fermi icircn dependență de temperatura a straturilor de CdS

SEM si XRD indică că depunerea straturilor de CdS este destul de reproductibilă si peliculele policristaline de CdS sunt formate din cristalite cu dimensiunea ~40 nm care formează granule cu mărimea ~150 nm

Difracţia razelor X descrie prezenţa unui maxim intens la 266ordm pentru toate peliculele de CdS Deplasarea maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Concentratia purtatorilor de sarcina electrica variaza cu temperatura de tratare termica de la 39middot1019 cm-3 (250oC) pina la 97middot1016 cm-3 (400oC)

Operarea icircntr-un interval mare de temperaturi şi durate de tratare termică a permis dirijarea proprietăţilor fizice ale straturilor de CdS astfel fiind găsit regimul optimal pentru depunerea acestor straturi icircn aplicaţii fotovoltaice De aici rezultă că straturile de CdS icircn viitor vor fi utilizate icircn calitate de strat ndash fereastră pentru celulele solare CdSCdTe

Concluzii

Deoarece rezistenţa probelor la temperaturi joase este foarte mare şi se schimbă esenţial cu creşterea temperaturii icircn programul care

dirijează lucrul instalaţiei este prevăzută măsurarea curentului la fiecare temperatură

Măsurătorile Hall au fost făcute icircn cicircmp magnetic cu inducţia magnetica

de pacircnă la ~1TVariaţia conductivităţii electrice cu temperatura pentru straturile subţiri de CdS depuse şi tratate la diferite

temperaturi au fost măsurate icircn intervalul de temperatură 80-

400 K

2 4 6 8 10 12 14

10-3

10-2

10-1

100

101

102

-1cm

-1

103T K-1

250_20 350_30 400_10

Dependenţa conductivităţii electrice de temperatură

S-a constatat că conductivitatea icircn toate probele

scade slab cu micşorarea temperaturii scade şi arată o tendinţă

de saturaţie la temperaturi mici Panta nu este constantă de

asemenea scade cu scăderea temperaturii Conductivitatea straturilor de CdS tratate termic

icircn atmosferă de H2 la 250 degC şi 350 degC se dovedeşte a fi mai mare icircn comparaţie cu cele

tratate la 400 degC Probabil cu creşterea temperaturii dimensiunea cristalitelor creşte şi are loc in acelaşi timp icircmbunătăţirea contactelor

dintre ele picircnă la 350 degC

Deasemenea se poate menţiona că la durate de tratare mici chiar şi la temperaturi mai mari de tratare termică recristalizarea nu este bine icircncepută O altă caracteristică importantă a rezultatelor este că icircn straturile CdS tratate la temperaturi de 400 degC şi 350 degC creşterea conductivităţii cu temperatura este relativ mai clară O creştere mai pronuntata a lui σ cu temperatura se observă icircn regiunea cu temperaturi ridicate Presupunem că legea exponenţială bine-cunoscută poate descrie dependenţa conductibilitaţii

electrice de temperatură

kT

ED

o 2exp

Pentru a obtine valori cit mai exacte a parametrilor electrici ED ND NA si este necesar de a rezolva conditia de neutralitate ce descrie dependenta concentratiei electronilor din zona de conducție de temperatură icircn tot intervalul de

temperaturi Dependenţa concentrației electronilor de temperatură icircn zona de

conducţie pentru cazul cicircnd icircn semiconductor este prezent un singur tip de impuritate

donoare cu concentrația ND care este parţial compensată de impuritatea acceptoare cu

concentraţia NA icircn icircntreg intervalul de temperaturi studiate poate fi descrisa de

ecuaţia

De asemenea a fost studiată dependenţa coeficientului Hall de

temperatura Aceste dependențe sunt prezentate icircn figura următoare unde coef Hall a fost obținut din relația

g - factorul de degenerare a nivelului donor respectiv

40 44 48 52 56 60 641E-17

1E-16

1E-15

1E-14

nex

= 6510^19 cm-3

lg(n

ex-n

)T3

2n

(NA+

n)

1kTeV-1

1014 cm-3

1015 cm-3

1018 cm-3

1019 cm-3

sample_250-30

)(

)lg[( 23

nNn

Tnn

A

ex

Dependenta de inversul temperaturii a stratului de CdS

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1310-2

10-1

100

101

102

103

104

250_30 350_20 400_10

RH cm

3 C

103T K-1

Parametrii electrici a straturilor de CdS

Temperatura de tratare termica

ncm-3

300 K

ncm-3

80 K

NDcm-3

NAcm-3

nexcm-3

EDmeV

250_30 39middot1019 11middot1018 75 1019 10 1019 013 65 1019 84 (160- 230K)310 (230-290 K)

350_20 42middot1019 94middot1017 51 1020 10 1018 0002 50 1020

80 (130-170 K)144 (170-290 K)

400_10 97middot1016 33middot1014 30 1019 10 1019 033 20 1019 91 (105-190 K)210 (190-290 K)

Formula de calcul a energiei Fermi

50 100 150 200 250 300

-80x10-2

-60x10-2

-40x10-2

-20x10-2

00

20x10-2

40x10-2

60x10-2

80x10-2

10x10-1

EF

eV

TK

250_30 350_20 400_10

Energia Fermi icircn dependență de temperatura a straturilor de CdS

SEM si XRD indică că depunerea straturilor de CdS este destul de reproductibilă si peliculele policristaline de CdS sunt formate din cristalite cu dimensiunea ~40 nm care formează granule cu mărimea ~150 nm

Difracţia razelor X descrie prezenţa unui maxim intens la 266ordm pentru toate peliculele de CdS Deplasarea maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Concentratia purtatorilor de sarcina electrica variaza cu temperatura de tratare termica de la 39middot1019 cm-3 (250oC) pina la 97middot1016 cm-3 (400oC)

Operarea icircntr-un interval mare de temperaturi şi durate de tratare termică a permis dirijarea proprietăţilor fizice ale straturilor de CdS astfel fiind găsit regimul optimal pentru depunerea acestor straturi icircn aplicaţii fotovoltaice De aici rezultă că straturile de CdS icircn viitor vor fi utilizate icircn calitate de strat ndash fereastră pentru celulele solare CdSCdTe

Concluzii

2 4 6 8 10 12 14

10-3

10-2

10-1

100

101

102

-1cm

-1

103T K-1

250_20 350_30 400_10

Dependenţa conductivităţii electrice de temperatură

S-a constatat că conductivitatea icircn toate probele

scade slab cu micşorarea temperaturii scade şi arată o tendinţă

de saturaţie la temperaturi mici Panta nu este constantă de

asemenea scade cu scăderea temperaturii Conductivitatea straturilor de CdS tratate termic

icircn atmosferă de H2 la 250 degC şi 350 degC se dovedeşte a fi mai mare icircn comparaţie cu cele

tratate la 400 degC Probabil cu creşterea temperaturii dimensiunea cristalitelor creşte şi are loc in acelaşi timp icircmbunătăţirea contactelor

dintre ele picircnă la 350 degC

Deasemenea se poate menţiona că la durate de tratare mici chiar şi la temperaturi mai mari de tratare termică recristalizarea nu este bine icircncepută O altă caracteristică importantă a rezultatelor este că icircn straturile CdS tratate la temperaturi de 400 degC şi 350 degC creşterea conductivităţii cu temperatura este relativ mai clară O creştere mai pronuntata a lui σ cu temperatura se observă icircn regiunea cu temperaturi ridicate Presupunem că legea exponenţială bine-cunoscută poate descrie dependenţa conductibilitaţii

electrice de temperatură

kT

ED

o 2exp

Pentru a obtine valori cit mai exacte a parametrilor electrici ED ND NA si este necesar de a rezolva conditia de neutralitate ce descrie dependenta concentratiei electronilor din zona de conducție de temperatură icircn tot intervalul de

temperaturi Dependenţa concentrației electronilor de temperatură icircn zona de

conducţie pentru cazul cicircnd icircn semiconductor este prezent un singur tip de impuritate

donoare cu concentrația ND care este parţial compensată de impuritatea acceptoare cu

concentraţia NA icircn icircntreg intervalul de temperaturi studiate poate fi descrisa de

ecuaţia

De asemenea a fost studiată dependenţa coeficientului Hall de

temperatura Aceste dependențe sunt prezentate icircn figura următoare unde coef Hall a fost obținut din relația

g - factorul de degenerare a nivelului donor respectiv

40 44 48 52 56 60 641E-17

1E-16

1E-15

1E-14

nex

= 6510^19 cm-3

lg(n

ex-n

)T3

2n

(NA+

n)

1kTeV-1

1014 cm-3

1015 cm-3

1018 cm-3

1019 cm-3

sample_250-30

)(

)lg[( 23

nNn

Tnn

A

ex

Dependenta de inversul temperaturii a stratului de CdS

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1310-2

10-1

100

101

102

103

104

250_30 350_20 400_10

RH cm

3 C

103T K-1

Parametrii electrici a straturilor de CdS

Temperatura de tratare termica

ncm-3

300 K

ncm-3

80 K

NDcm-3

NAcm-3

nexcm-3

EDmeV

250_30 39middot1019 11middot1018 75 1019 10 1019 013 65 1019 84 (160- 230K)310 (230-290 K)

350_20 42middot1019 94middot1017 51 1020 10 1018 0002 50 1020

80 (130-170 K)144 (170-290 K)

400_10 97middot1016 33middot1014 30 1019 10 1019 033 20 1019 91 (105-190 K)210 (190-290 K)

Formula de calcul a energiei Fermi

50 100 150 200 250 300

-80x10-2

-60x10-2

-40x10-2

-20x10-2

00

20x10-2

40x10-2

60x10-2

80x10-2

10x10-1

EF

eV

TK

250_30 350_20 400_10

Energia Fermi icircn dependență de temperatura a straturilor de CdS

SEM si XRD indică că depunerea straturilor de CdS este destul de reproductibilă si peliculele policristaline de CdS sunt formate din cristalite cu dimensiunea ~40 nm care formează granule cu mărimea ~150 nm

Difracţia razelor X descrie prezenţa unui maxim intens la 266ordm pentru toate peliculele de CdS Deplasarea maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Concentratia purtatorilor de sarcina electrica variaza cu temperatura de tratare termica de la 39middot1019 cm-3 (250oC) pina la 97middot1016 cm-3 (400oC)

Operarea icircntr-un interval mare de temperaturi şi durate de tratare termică a permis dirijarea proprietăţilor fizice ale straturilor de CdS astfel fiind găsit regimul optimal pentru depunerea acestor straturi icircn aplicaţii fotovoltaice De aici rezultă că straturile de CdS icircn viitor vor fi utilizate icircn calitate de strat ndash fereastră pentru celulele solare CdSCdTe

Concluzii

S-a constatat că conductivitatea icircn toate probele

scade slab cu micşorarea temperaturii scade şi arată o tendinţă

de saturaţie la temperaturi mici Panta nu este constantă de

asemenea scade cu scăderea temperaturii Conductivitatea straturilor de CdS tratate termic

icircn atmosferă de H2 la 250 degC şi 350 degC se dovedeşte a fi mai mare icircn comparaţie cu cele

tratate la 400 degC Probabil cu creşterea temperaturii dimensiunea cristalitelor creşte şi are loc in acelaşi timp icircmbunătăţirea contactelor

dintre ele picircnă la 350 degC

Deasemenea se poate menţiona că la durate de tratare mici chiar şi la temperaturi mai mari de tratare termică recristalizarea nu este bine icircncepută O altă caracteristică importantă a rezultatelor este că icircn straturile CdS tratate la temperaturi de 400 degC şi 350 degC creşterea conductivităţii cu temperatura este relativ mai clară O creştere mai pronuntata a lui σ cu temperatura se observă icircn regiunea cu temperaturi ridicate Presupunem că legea exponenţială bine-cunoscută poate descrie dependenţa conductibilitaţii

electrice de temperatură

kT

ED

o 2exp

Pentru a obtine valori cit mai exacte a parametrilor electrici ED ND NA si este necesar de a rezolva conditia de neutralitate ce descrie dependenta concentratiei electronilor din zona de conducție de temperatură icircn tot intervalul de

temperaturi Dependenţa concentrației electronilor de temperatură icircn zona de

conducţie pentru cazul cicircnd icircn semiconductor este prezent un singur tip de impuritate

donoare cu concentrația ND care este parţial compensată de impuritatea acceptoare cu

concentraţia NA icircn icircntreg intervalul de temperaturi studiate poate fi descrisa de

ecuaţia

De asemenea a fost studiată dependenţa coeficientului Hall de

temperatura Aceste dependențe sunt prezentate icircn figura următoare unde coef Hall a fost obținut din relația

g - factorul de degenerare a nivelului donor respectiv

40 44 48 52 56 60 641E-17

1E-16

1E-15

1E-14

nex

= 6510^19 cm-3

lg(n

ex-n

)T3

2n

(NA+

n)

1kTeV-1

1014 cm-3

1015 cm-3

1018 cm-3

1019 cm-3

sample_250-30

)(

)lg[( 23

nNn

Tnn

A

ex

Dependenta de inversul temperaturii a stratului de CdS

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1310-2

10-1

100

101

102

103

104

250_30 350_20 400_10

RH cm

3 C

103T K-1

Parametrii electrici a straturilor de CdS

Temperatura de tratare termica

ncm-3

300 K

ncm-3

80 K

NDcm-3

NAcm-3

nexcm-3

EDmeV

250_30 39middot1019 11middot1018 75 1019 10 1019 013 65 1019 84 (160- 230K)310 (230-290 K)

350_20 42middot1019 94middot1017 51 1020 10 1018 0002 50 1020

80 (130-170 K)144 (170-290 K)

400_10 97middot1016 33middot1014 30 1019 10 1019 033 20 1019 91 (105-190 K)210 (190-290 K)

Formula de calcul a energiei Fermi

50 100 150 200 250 300

-80x10-2

-60x10-2

-40x10-2

-20x10-2

00

20x10-2

40x10-2

60x10-2

80x10-2

10x10-1

EF

eV

TK

250_30 350_20 400_10

Energia Fermi icircn dependență de temperatura a straturilor de CdS

SEM si XRD indică că depunerea straturilor de CdS este destul de reproductibilă si peliculele policristaline de CdS sunt formate din cristalite cu dimensiunea ~40 nm care formează granule cu mărimea ~150 nm

Difracţia razelor X descrie prezenţa unui maxim intens la 266ordm pentru toate peliculele de CdS Deplasarea maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Concentratia purtatorilor de sarcina electrica variaza cu temperatura de tratare termica de la 39middot1019 cm-3 (250oC) pina la 97middot1016 cm-3 (400oC)

Operarea icircntr-un interval mare de temperaturi şi durate de tratare termică a permis dirijarea proprietăţilor fizice ale straturilor de CdS astfel fiind găsit regimul optimal pentru depunerea acestor straturi icircn aplicaţii fotovoltaice De aici rezultă că straturile de CdS icircn viitor vor fi utilizate icircn calitate de strat ndash fereastră pentru celulele solare CdSCdTe

Concluzii

Deasemenea se poate menţiona că la durate de tratare mici chiar şi la temperaturi mai mari de tratare termică recristalizarea nu este bine icircncepută O altă caracteristică importantă a rezultatelor este că icircn straturile CdS tratate la temperaturi de 400 degC şi 350 degC creşterea conductivităţii cu temperatura este relativ mai clară O creştere mai pronuntata a lui σ cu temperatura se observă icircn regiunea cu temperaturi ridicate Presupunem că legea exponenţială bine-cunoscută poate descrie dependenţa conductibilitaţii

electrice de temperatură

kT

ED

o 2exp

Pentru a obtine valori cit mai exacte a parametrilor electrici ED ND NA si este necesar de a rezolva conditia de neutralitate ce descrie dependenta concentratiei electronilor din zona de conducție de temperatură icircn tot intervalul de

temperaturi Dependenţa concentrației electronilor de temperatură icircn zona de

conducţie pentru cazul cicircnd icircn semiconductor este prezent un singur tip de impuritate

donoare cu concentrația ND care este parţial compensată de impuritatea acceptoare cu

concentraţia NA icircn icircntreg intervalul de temperaturi studiate poate fi descrisa de

ecuaţia

De asemenea a fost studiată dependenţa coeficientului Hall de

temperatura Aceste dependențe sunt prezentate icircn figura următoare unde coef Hall a fost obținut din relația

g - factorul de degenerare a nivelului donor respectiv

40 44 48 52 56 60 641E-17

1E-16

1E-15

1E-14

nex

= 6510^19 cm-3

lg(n

ex-n

)T3

2n

(NA+

n)

1kTeV-1

1014 cm-3

1015 cm-3

1018 cm-3

1019 cm-3

sample_250-30

)(

)lg[( 23

nNn

Tnn

A

ex

Dependenta de inversul temperaturii a stratului de CdS

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1310-2

10-1

100

101

102

103

104

250_30 350_20 400_10

RH cm

3 C

103T K-1

Parametrii electrici a straturilor de CdS

Temperatura de tratare termica

ncm-3

300 K

ncm-3

80 K

NDcm-3

NAcm-3

nexcm-3

EDmeV

250_30 39middot1019 11middot1018 75 1019 10 1019 013 65 1019 84 (160- 230K)310 (230-290 K)

350_20 42middot1019 94middot1017 51 1020 10 1018 0002 50 1020

80 (130-170 K)144 (170-290 K)

400_10 97middot1016 33middot1014 30 1019 10 1019 033 20 1019 91 (105-190 K)210 (190-290 K)

Formula de calcul a energiei Fermi

50 100 150 200 250 300

-80x10-2

-60x10-2

-40x10-2

-20x10-2

00

20x10-2

40x10-2

60x10-2

80x10-2

10x10-1

EF

eV

TK

250_30 350_20 400_10

Energia Fermi icircn dependență de temperatura a straturilor de CdS

SEM si XRD indică că depunerea straturilor de CdS este destul de reproductibilă si peliculele policristaline de CdS sunt formate din cristalite cu dimensiunea ~40 nm care formează granule cu mărimea ~150 nm

Difracţia razelor X descrie prezenţa unui maxim intens la 266ordm pentru toate peliculele de CdS Deplasarea maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Concentratia purtatorilor de sarcina electrica variaza cu temperatura de tratare termica de la 39middot1019 cm-3 (250oC) pina la 97middot1016 cm-3 (400oC)

Operarea icircntr-un interval mare de temperaturi şi durate de tratare termică a permis dirijarea proprietăţilor fizice ale straturilor de CdS astfel fiind găsit regimul optimal pentru depunerea acestor straturi icircn aplicaţii fotovoltaice De aici rezultă că straturile de CdS icircn viitor vor fi utilizate icircn calitate de strat ndash fereastră pentru celulele solare CdSCdTe

Concluzii

Pentru a obtine valori cit mai exacte a parametrilor electrici ED ND NA si este necesar de a rezolva conditia de neutralitate ce descrie dependenta concentratiei electronilor din zona de conducție de temperatură icircn tot intervalul de

temperaturi Dependenţa concentrației electronilor de temperatură icircn zona de

conducţie pentru cazul cicircnd icircn semiconductor este prezent un singur tip de impuritate

donoare cu concentrația ND care este parţial compensată de impuritatea acceptoare cu

concentraţia NA icircn icircntreg intervalul de temperaturi studiate poate fi descrisa de

ecuaţia

De asemenea a fost studiată dependenţa coeficientului Hall de

temperatura Aceste dependențe sunt prezentate icircn figura următoare unde coef Hall a fost obținut din relația

g - factorul de degenerare a nivelului donor respectiv

40 44 48 52 56 60 641E-17

1E-16

1E-15

1E-14

nex

= 6510^19 cm-3

lg(n

ex-n

)T3

2n

(NA+

n)

1kTeV-1

1014 cm-3

1015 cm-3

1018 cm-3

1019 cm-3

sample_250-30

)(

)lg[( 23

nNn

Tnn

A

ex

Dependenta de inversul temperaturii a stratului de CdS

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1310-2

10-1

100

101

102

103

104

250_30 350_20 400_10

RH cm

3 C

103T K-1

Parametrii electrici a straturilor de CdS

Temperatura de tratare termica

ncm-3

300 K

ncm-3

80 K

NDcm-3

NAcm-3

nexcm-3

EDmeV

250_30 39middot1019 11middot1018 75 1019 10 1019 013 65 1019 84 (160- 230K)310 (230-290 K)

350_20 42middot1019 94middot1017 51 1020 10 1018 0002 50 1020

80 (130-170 K)144 (170-290 K)

400_10 97middot1016 33middot1014 30 1019 10 1019 033 20 1019 91 (105-190 K)210 (190-290 K)

Formula de calcul a energiei Fermi

50 100 150 200 250 300

-80x10-2

-60x10-2

-40x10-2

-20x10-2

00

20x10-2

40x10-2

60x10-2

80x10-2

10x10-1

EF

eV

TK

250_30 350_20 400_10

Energia Fermi icircn dependență de temperatura a straturilor de CdS

SEM si XRD indică că depunerea straturilor de CdS este destul de reproductibilă si peliculele policristaline de CdS sunt formate din cristalite cu dimensiunea ~40 nm care formează granule cu mărimea ~150 nm

Difracţia razelor X descrie prezenţa unui maxim intens la 266ordm pentru toate peliculele de CdS Deplasarea maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Concentratia purtatorilor de sarcina electrica variaza cu temperatura de tratare termica de la 39middot1019 cm-3 (250oC) pina la 97middot1016 cm-3 (400oC)

Operarea icircntr-un interval mare de temperaturi şi durate de tratare termică a permis dirijarea proprietăţilor fizice ale straturilor de CdS astfel fiind găsit regimul optimal pentru depunerea acestor straturi icircn aplicaţii fotovoltaice De aici rezultă că straturile de CdS icircn viitor vor fi utilizate icircn calitate de strat ndash fereastră pentru celulele solare CdSCdTe

Concluzii

De asemenea a fost studiată dependenţa coeficientului Hall de

temperatura Aceste dependențe sunt prezentate icircn figura următoare unde coef Hall a fost obținut din relația

g - factorul de degenerare a nivelului donor respectiv

40 44 48 52 56 60 641E-17

1E-16

1E-15

1E-14

nex

= 6510^19 cm-3

lg(n

ex-n

)T3

2n

(NA+

n)

1kTeV-1

1014 cm-3

1015 cm-3

1018 cm-3

1019 cm-3

sample_250-30

)(

)lg[( 23

nNn

Tnn

A

ex

Dependenta de inversul temperaturii a stratului de CdS

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1310-2

10-1

100

101

102

103

104

250_30 350_20 400_10

RH cm

3 C

103T K-1

Parametrii electrici a straturilor de CdS

Temperatura de tratare termica

ncm-3

300 K

ncm-3

80 K

NDcm-3

NAcm-3

nexcm-3

EDmeV

250_30 39middot1019 11middot1018 75 1019 10 1019 013 65 1019 84 (160- 230K)310 (230-290 K)

350_20 42middot1019 94middot1017 51 1020 10 1018 0002 50 1020

80 (130-170 K)144 (170-290 K)

400_10 97middot1016 33middot1014 30 1019 10 1019 033 20 1019 91 (105-190 K)210 (190-290 K)

Formula de calcul a energiei Fermi

50 100 150 200 250 300

-80x10-2

-60x10-2

-40x10-2

-20x10-2

00

20x10-2

40x10-2

60x10-2

80x10-2

10x10-1

EF

eV

TK

250_30 350_20 400_10

Energia Fermi icircn dependență de temperatura a straturilor de CdS

SEM si XRD indică că depunerea straturilor de CdS este destul de reproductibilă si peliculele policristaline de CdS sunt formate din cristalite cu dimensiunea ~40 nm care formează granule cu mărimea ~150 nm

Difracţia razelor X descrie prezenţa unui maxim intens la 266ordm pentru toate peliculele de CdS Deplasarea maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Concentratia purtatorilor de sarcina electrica variaza cu temperatura de tratare termica de la 39middot1019 cm-3 (250oC) pina la 97middot1016 cm-3 (400oC)

Operarea icircntr-un interval mare de temperaturi şi durate de tratare termică a permis dirijarea proprietăţilor fizice ale straturilor de CdS astfel fiind găsit regimul optimal pentru depunerea acestor straturi icircn aplicaţii fotovoltaice De aici rezultă că straturile de CdS icircn viitor vor fi utilizate icircn calitate de strat ndash fereastră pentru celulele solare CdSCdTe

Concluzii

40 44 48 52 56 60 641E-17

1E-16

1E-15

1E-14

nex

= 6510^19 cm-3

lg(n

ex-n

)T3

2n

(NA+

n)

1kTeV-1

1014 cm-3

1015 cm-3

1018 cm-3

1019 cm-3

sample_250-30

)(

)lg[( 23

nNn

Tnn

A

ex

Dependenta de inversul temperaturii a stratului de CdS

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1310-2

10-1

100

101

102

103

104

250_30 350_20 400_10

RH cm

3 C

103T K-1

Parametrii electrici a straturilor de CdS

Temperatura de tratare termica

ncm-3

300 K

ncm-3

80 K

NDcm-3

NAcm-3

nexcm-3

EDmeV

250_30 39middot1019 11middot1018 75 1019 10 1019 013 65 1019 84 (160- 230K)310 (230-290 K)

350_20 42middot1019 94middot1017 51 1020 10 1018 0002 50 1020

80 (130-170 K)144 (170-290 K)

400_10 97middot1016 33middot1014 30 1019 10 1019 033 20 1019 91 (105-190 K)210 (190-290 K)

Formula de calcul a energiei Fermi

50 100 150 200 250 300

-80x10-2

-60x10-2

-40x10-2

-20x10-2

00

20x10-2

40x10-2

60x10-2

80x10-2

10x10-1

EF

eV

TK

250_30 350_20 400_10

Energia Fermi icircn dependență de temperatura a straturilor de CdS

SEM si XRD indică că depunerea straturilor de CdS este destul de reproductibilă si peliculele policristaline de CdS sunt formate din cristalite cu dimensiunea ~40 nm care formează granule cu mărimea ~150 nm

Difracţia razelor X descrie prezenţa unui maxim intens la 266ordm pentru toate peliculele de CdS Deplasarea maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Concentratia purtatorilor de sarcina electrica variaza cu temperatura de tratare termica de la 39middot1019 cm-3 (250oC) pina la 97middot1016 cm-3 (400oC)

Operarea icircntr-un interval mare de temperaturi şi durate de tratare termică a permis dirijarea proprietăţilor fizice ale straturilor de CdS astfel fiind găsit regimul optimal pentru depunerea acestor straturi icircn aplicaţii fotovoltaice De aici rezultă că straturile de CdS icircn viitor vor fi utilizate icircn calitate de strat ndash fereastră pentru celulele solare CdSCdTe

Concluzii

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1310-2

10-1

100

101

102

103

104

250_30 350_20 400_10

RH cm

3 C

103T K-1

Parametrii electrici a straturilor de CdS

Temperatura de tratare termica

ncm-3

300 K

ncm-3

80 K

NDcm-3

NAcm-3

nexcm-3

EDmeV

250_30 39middot1019 11middot1018 75 1019 10 1019 013 65 1019 84 (160- 230K)310 (230-290 K)

350_20 42middot1019 94middot1017 51 1020 10 1018 0002 50 1020

80 (130-170 K)144 (170-290 K)

400_10 97middot1016 33middot1014 30 1019 10 1019 033 20 1019 91 (105-190 K)210 (190-290 K)

Formula de calcul a energiei Fermi

50 100 150 200 250 300

-80x10-2

-60x10-2

-40x10-2

-20x10-2

00

20x10-2

40x10-2

60x10-2

80x10-2

10x10-1

EF

eV

TK

250_30 350_20 400_10

Energia Fermi icircn dependență de temperatura a straturilor de CdS

SEM si XRD indică că depunerea straturilor de CdS este destul de reproductibilă si peliculele policristaline de CdS sunt formate din cristalite cu dimensiunea ~40 nm care formează granule cu mărimea ~150 nm

Difracţia razelor X descrie prezenţa unui maxim intens la 266ordm pentru toate peliculele de CdS Deplasarea maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Concentratia purtatorilor de sarcina electrica variaza cu temperatura de tratare termica de la 39middot1019 cm-3 (250oC) pina la 97middot1016 cm-3 (400oC)

Operarea icircntr-un interval mare de temperaturi şi durate de tratare termică a permis dirijarea proprietăţilor fizice ale straturilor de CdS astfel fiind găsit regimul optimal pentru depunerea acestor straturi icircn aplicaţii fotovoltaice De aici rezultă că straturile de CdS icircn viitor vor fi utilizate icircn calitate de strat ndash fereastră pentru celulele solare CdSCdTe

Concluzii

Parametrii electrici a straturilor de CdS

Temperatura de tratare termica

ncm-3

300 K

ncm-3

80 K

NDcm-3

NAcm-3

nexcm-3

EDmeV

250_30 39middot1019 11middot1018 75 1019 10 1019 013 65 1019 84 (160- 230K)310 (230-290 K)

350_20 42middot1019 94middot1017 51 1020 10 1018 0002 50 1020

80 (130-170 K)144 (170-290 K)

400_10 97middot1016 33middot1014 30 1019 10 1019 033 20 1019 91 (105-190 K)210 (190-290 K)

Formula de calcul a energiei Fermi

50 100 150 200 250 300

-80x10-2

-60x10-2

-40x10-2

-20x10-2

00

20x10-2

40x10-2

60x10-2

80x10-2

10x10-1

EF

eV

TK

250_30 350_20 400_10

Energia Fermi icircn dependență de temperatura a straturilor de CdS

SEM si XRD indică că depunerea straturilor de CdS este destul de reproductibilă si peliculele policristaline de CdS sunt formate din cristalite cu dimensiunea ~40 nm care formează granule cu mărimea ~150 nm

Difracţia razelor X descrie prezenţa unui maxim intens la 266ordm pentru toate peliculele de CdS Deplasarea maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Concentratia purtatorilor de sarcina electrica variaza cu temperatura de tratare termica de la 39middot1019 cm-3 (250oC) pina la 97middot1016 cm-3 (400oC)

Operarea icircntr-un interval mare de temperaturi şi durate de tratare termică a permis dirijarea proprietăţilor fizice ale straturilor de CdS astfel fiind găsit regimul optimal pentru depunerea acestor straturi icircn aplicaţii fotovoltaice De aici rezultă că straturile de CdS icircn viitor vor fi utilizate icircn calitate de strat ndash fereastră pentru celulele solare CdSCdTe

Concluzii

Formula de calcul a energiei Fermi

50 100 150 200 250 300

-80x10-2

-60x10-2

-40x10-2

-20x10-2

00

20x10-2

40x10-2

60x10-2

80x10-2

10x10-1

EF

eV

TK

250_30 350_20 400_10

Energia Fermi icircn dependență de temperatura a straturilor de CdS

SEM si XRD indică că depunerea straturilor de CdS este destul de reproductibilă si peliculele policristaline de CdS sunt formate din cristalite cu dimensiunea ~40 nm care formează granule cu mărimea ~150 nm

Difracţia razelor X descrie prezenţa unui maxim intens la 266ordm pentru toate peliculele de CdS Deplasarea maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Concentratia purtatorilor de sarcina electrica variaza cu temperatura de tratare termica de la 39middot1019 cm-3 (250oC) pina la 97middot1016 cm-3 (400oC)

Operarea icircntr-un interval mare de temperaturi şi durate de tratare termică a permis dirijarea proprietăţilor fizice ale straturilor de CdS astfel fiind găsit regimul optimal pentru depunerea acestor straturi icircn aplicaţii fotovoltaice De aici rezultă că straturile de CdS icircn viitor vor fi utilizate icircn calitate de strat ndash fereastră pentru celulele solare CdSCdTe

Concluzii

50 100 150 200 250 300

-80x10-2

-60x10-2

-40x10-2

-20x10-2

00

20x10-2

40x10-2

60x10-2

80x10-2

10x10-1

EF

eV

TK

250_30 350_20 400_10

Energia Fermi icircn dependență de temperatura a straturilor de CdS

SEM si XRD indică că depunerea straturilor de CdS este destul de reproductibilă si peliculele policristaline de CdS sunt formate din cristalite cu dimensiunea ~40 nm care formează granule cu mărimea ~150 nm

Difracţia razelor X descrie prezenţa unui maxim intens la 266ordm pentru toate peliculele de CdS Deplasarea maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Concentratia purtatorilor de sarcina electrica variaza cu temperatura de tratare termica de la 39middot1019 cm-3 (250oC) pina la 97middot1016 cm-3 (400oC)

Operarea icircntr-un interval mare de temperaturi şi durate de tratare termică a permis dirijarea proprietăţilor fizice ale straturilor de CdS astfel fiind găsit regimul optimal pentru depunerea acestor straturi icircn aplicaţii fotovoltaice De aici rezultă că straturile de CdS icircn viitor vor fi utilizate icircn calitate de strat ndash fereastră pentru celulele solare CdSCdTe

Concluzii

SEM si XRD indică că depunerea straturilor de CdS este destul de reproductibilă si peliculele policristaline de CdS sunt formate din cristalite cu dimensiunea ~40 nm care formează granule cu mărimea ~150 nm

Difracţia razelor X descrie prezenţa unui maxim intens la 266ordm pentru toate peliculele de CdS Deplasarea maximului 2Θ=266 cu cresterea temperaturii de tratare termica se datorează trecerii stratului de CdS de la structura zincblende la wurtzite

Concentratia purtatorilor de sarcina electrica variaza cu temperatura de tratare termica de la 39middot1019 cm-3 (250oC) pina la 97middot1016 cm-3 (400oC)

Operarea icircntr-un interval mare de temperaturi şi durate de tratare termică a permis dirijarea proprietăţilor fizice ale straturilor de CdS astfel fiind găsit regimul optimal pentru depunerea acestor straturi icircn aplicaţii fotovoltaice De aici rezultă că straturile de CdS icircn viitor vor fi utilizate icircn calitate de strat ndash fereastră pentru celulele solare CdSCdTe

Concluzii