介绍gydF4y2Ba掺杂CdS薄膜对于气体传感器和光伏器件的制备非常重要[1-3]。gydF4y2Ba铟是获得氮的较有效掺杂剂之一gydF4y2Ba-gydF4y2Ba掺杂CdS，因为来自In的额外电子gydF4y2Ba3＋gydF4y2Ba离子被置换地置于Cd中gydF4y2Ba2+gydF4y2Ba地点。gydF4y2Ba在过去几年中，CDS：在薄膜中通过热蒸发制备[4]，喷雾热解[5]，化学浴（CB）[6]，以及化学浴加上铟扩散[7]，效果良好。gydF4y2Ba最常用的生长技术gydF4y2Ba用于光伏太阳能电池制造的CdS为CB[1]。gydF4y2Ba以这种方式，重要的是在生长过程中对N-DOPE CDS薄膜进行有效技术。gydF4y2BaLokhande及其同事报道了CB在薄膜中制备CdS:In，但具有非晶态结构[6]，这对高效太阳能电池的设计是不利的。gydF4y2Ba在这项工作中，我们主要关注的是增加载流子密度以降低材料的电阻率，而不会敏感地降低禁带隙（EgydF4y2BaggydF4y2Ba)．gydF4y2Ba为了达到这一目的，我们采用了炭黑技术，以这种方式使含Cd的水溶液gydF4y2Ba2+gydF4y2Ba在里面gydF4y2Ba3＋gydF4y2Ba和SgydF4y2Ba2-gydF4y2Ba离子，允许CdS:In的形成gydF4y2Ba．gydF4y2Ba对不同杂质水平的掺杂方法进行分析，以确定适用于广泛应用的具有良好物理性能的最有效剂量。gydF4y2Ba 实验gydF4y2Ba多晶CdS的生长:在80±1°C的玻璃衬底上进行。gydF4y2Ba先前在REF中报告了CDS增长过程的细节。8.gydF4y2BaCD中使用的盐试剂（浓度）：制备是：CDCLgydF4y2Ba2gydF4y2Ba（0.02米）、氢氧化钾（0.15米）、新罕布什尔州gydF4y2Ba4gydF4y2Ba不gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba(1.5米),SC (NH)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba）gydF4y2Ba2gydF4y2Ba(0.2 M)和In(NO .gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba）gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba-5h.gydF4y2Ba2gydF4y2BaO(0.1米)。gydF4y2Ba用相对体积（VgydF4y2BargydF4y2Ba(没有)gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba）gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba.5H.gydF4y2Ba2gydF4y2Bao在水溶液中，vgydF4y2BargydF4y2Ba范围为1.0至10.0毫升（1毫升=1%VgydF4y2BargydF4y2Ba)．gydF4y2Ba这使得我们能够研究含有10种不同掺杂水平的材料。gydF4y2Ba样品用cd表示:IngydF4y2BaxgydF4y2Ba，其中x是VgydF4y2BargydF4y2Ba价值gydF4y2Ba使用Dektak II轮廓仪测量层的厚度，使用西门子D-5000衍射仪和CuK获得X射线衍射（XRD）数据gydF4y2Baα.gydF4y2Ba辐射。gydF4y2Ba为了计算(111)面间距，利用洛伦兹曲线拟合XRD谱峰。gydF4y2Ba用这种方法计算出每个XRD峰的中心达到gydF4y2Ba±gydF4y2Ba0.002。gydF4y2Ba用Unicam 8700分光光度计记录紫外-可见吸收光谱。gydF4y2Ba使用具有双光栅SPEX模型14018的拉曼光谱仪获得转换拉曼光谱。gydF4y2Ba用gydF4y2Ba一个锁在斯坦福研究系统模型SR530和一个单色仪ScienceTech公司模型9490。欧洲杯线上买球gydF4y2Ba最后，通过使用3472-50型GMW磁系统的常规装置测量霍尔效应来确定载流子密度。gydF4y2Ba 结果gydF4y2Ba和讨论gydF4y2Ba掺杂和未掺杂的CDS薄膜的XRD光谱，厚度为300nm±10nm，显示了沿（111）方向的优先取向的立方Zincblende（ZB）晶体结构[10]。gydF4y2Ba平均（111）面间距离（dgydF4y2Ba111gydF4y2Ba)的XRD谱图如图所示gydF4y2Ba乌尔gydF4y2Ba1作为V的函数gydF4y2BargydF4y2Ba．gydF4y2Ba对于CD:IngydF4y2Ba1gydF4y2Bacd:gydF4y2Ba4gydF4y2Ba样本,维gydF4y2Ba111gydF4y2Ba平均比dgydF4y2Ba111gydF4y2Ba对应于未掺杂样品。gydF4y2Ba这种减少只能是由于加入了gydF4y2Ba进入晶格。gydF4y2BaIn的较小离子半径gydF4y2Ba3＋gydF4y2Ba(0.94 Å)gydF4y2Ba2+gydF4y2Ba（gydF4y2Ba1.02Å.gydF4y2Ba)可能是d减少的原因gydF4y2Ba111gydF4y2Ba．gydF4y2Ba当然，这只能发生在In离子以取代方式进入Cd位置的情况下，这种情况发生在一些其他阳离子掺杂的Cd情况下。gydF4y2BadgydF4y2Ba111gydF4y2Ba在cd:gydF4y2Ba5gydF4y2Ba到光盘：在gydF4y2Ba7gydF4y2Ba大于CD中的：ingydF4y2Ba0gydF4y2Ba，我们假定在本例中铟以取代性和间质性的方式进入。gydF4y2Bacd:gydF4y2Ba8gydF4y2Ba到光盘：在gydF4y2Ba10gydF4y2Ba样本,维gydF4y2Ba111gydF4y2Ba同样比cd的尺寸小:ingydF4y2Ba0gydF4y2Ba样本。gydF4y2Ba在这里，铟杂质很可能在CdS晶格中产生大量无序，从而使晶格收缩[9]。gydF4y2Ba
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图1所示。gydF4y2Ba(111) x射线衍射图计算的面间距离gydF4y2BaVgydF4y2BargydF4y2Ba.差热分析曲线(DTA)。gydF4y2Ba |
光学带隙(EgydF4y2BaggydF4y2Ba)的值，由光学吸收光谱通过绘图(gydF4y2Baα.gydF4y2BahgydF4y2BaνgydF4y2Ba）gydF4y2Ba2gydF4y2Ba与hgydF4y2BaνgydF4y2Ba,在那里gydF4y2Baα.gydF4y2Ba光学吸收系数和HgydF4y2BaνgydF4y2Ba光子的能量。gydF4y2Ba从光电流(IgydF4y2Ba个人计算机gydF4y2BaE)光谱,gydF4y2BaggydF4y2Ba也通过使用plot (IgydF4y2Ba个人计算机gydF4y2BaHgydF4y2BaνgydF4y2Ba）gydF4y2Ba2gydF4y2Ba与hgydF4y2BaνgydF4y2Ba[10].gydF4y2BaEgydF4y2BaggydF4y2Ba使用这两种方法计算的结果如图所示gydF4y2Ba乌尔gydF4y2Ba2a）反对vgydF4y2BargydF4y2Ba对于不同的掺杂水平，两种方法之间的对应关系计算egydF4y2BaggydF4y2Ba非常好。gydF4y2Ba图2b)给出了E的计算gydF4y2BaggydF4y2Bacd:gydF4y2Ba1gydF4y2Ba来自IgydF4y2Ba个人计算机gydF4y2Ba光谱。gydF4y2Bae的趋势gydF4y2BaggydF4y2Ba作为V的函数gydF4y2BargydF4y2Ba是一个衰减函数，表示在CdSgydF4y2Ba音量。gydF4y2Ba重要的是要说明E的百分比gydF4y2BaggydF4y2Ba当VgydF4y2BargydF4y2Ba= 10%。gydF4y2Ba
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图2。gydF4y2Baa)光学带隙与VgydF4y2BargydF4y2Ba由光学吸收光谱(三角形)和光电流光谱(圆形)确定。b)获取E的方法gydF4y2BaggydF4y2Ba光电流光谱。gydF4y2Ba |
喇曼光谱CdS的LO声子分布在305 cm左右gydF4y2Ba-1gydF4y2Ba在图3中为CDS：INgydF4y2Ba3.gydF4y2Ba样本。gydF4y2Ba该频带是不对称的，因为薄膜中相对较大的表面/体积比产生了较低频率的表面声子频带[11,12]。gydF4y2Ba体积和表面对拉曼带的贡献使用洛伦兹线形进行反卷积，如图3所示。gydF4y2Ba在图4中显示了所有V值的两个波段的中心位置gydF4y2BargydF4y2Ba．gydF4y2Ba图中各实验点观察到的趋势表明，对于VgydF4y2BargydF4y2Ba≤5％的铟进入CDS晶格中，因为该原子具有比CD更大的原子重量（114.82）gydF4y2Ba(112.41)，根据质量越大，频率越小。gydF4y2BaV的gydF4y2BargydF4y2Ba>5%在我们的案例中，这最后一个陈述并不更加有效，可能是因为铟也被放置在间隙位置。gydF4y2Ba间隙位置的铟对拉曼频率有不同的影响。gydF4y2Ba
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图3gydF4y2Ba．gydF4y2BaLo Raman CD和CDS两个频段的解卷积：在gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba样本。gydF4y2Ba低能带对应于表面声子，高能带对应于体积声子。gydF4y2Ba |
掺杂的多数载流子符号和密度(n)是V的函数gydF4y2BargydF4y2Ba由霍尔效应确定。gydF4y2Ba正如预期的那样，载流子是电子，产生了CdSgydF4y2Ban型。gydF4y2Ba数据显示在图5中作为v的函数gydF4y2BargydF4y2Ba．gydF4y2Ba载体密度大致线性增加到vgydF4y2BargydF4y2Ba=5%，则ngydF4y2Ba随着实验点的大散射而减小，表明晶格中可能存在无序。gydF4y2Ba外部载体的最大密度达到4×10gydF4y2Ba19gydF4y2Ba厘米gydF4y2Ba-3gydF4y2Ba，反映了CdS的有效掺杂gydF4y2Ba．gydF4y2Ba暗电导率(gydF4y2Baσ.gydF4y2Ba)及光电导实验中电阻的减小(gydF4y2Baδ.gydF4y2BaR)在图6中显示为agydF4y2BaV的功能gydF4y2BargydF4y2Ba．gydF4y2Ba显然，在这两种情况下，为v获得了最佳结果gydF4y2BargydF4y2Ba= 5%。gydF4y2Ba的值gydF4y2Baσ.gydF4y2Ba= 10gydF4y2Ba-1gydF4y2Baω.gydF4y2Ba-1gydF4y2Ba厘米gydF4y2Ba-1gydF4y2Ba可以认为CdS的电导率值相对较高:在薄膜中，在生长过程中掺杂CB。gydF4y2Ba
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图4。gydF4y2Ba拉曼光谱中心的位置与Vr的关系。音量声子(上)和表面声子(下)。gydF4y2Ba |
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图5gydF4y2Ba．gydF4y2Ba承运人(gydF4y2BangydF4y2Ba根据霍尔效应测量值计算的密度gydF4y2BaVgydF4y2BargydF4y2Ba．gydF4y2Ba |
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图6。gydF4y2Ba暗电导率(gydF4y2Baσ.gydF4y2Ba，圆圈）和百分比光阻降低(gydF4y2Baδ.gydF4y2BaR)与gydF4y2BaVgydF4y2BargydF4y2Ba |
结论gydF4y2Ba我们已经成功地通过化学浴在薄膜中生长了CdS：在生长过程中通过添加不同的相对体积（VgydF4y2BargydF4y2Ba)水溶液中含有gydF4y2Ba3＋gydF4y2Ba离子。gydF4y2Ba实验表征表明，VgydF4y2BargydF4y2Ba= 5%gydF4y2Ba掺杂过程效率更高，可以获得4 × 10的电子密度gydF4y2Ba19gydF4y2Ba厘米gydF4y2Ba-3gydF4y2Ba和10的电导率gydF4y2Ba-1gydF4y2Baω.gydF4y2Ba-1gydF4y2Ba厘米gydF4y2Ba-1gydF4y2Ba，随着的光学带隙的减小gydF4y2Ba只有0.85%。gydF4y2Ba 确认gydF4y2Ba作者要感谢Ing。a·b·索托的技术支持。gydF4y2Ba 参考gydF4y2Ba1.gydF4y2BaC.S.Ferekides，D.Marinskiy，V.Viswanathan，B.Tetaly，V.Palekis，P.Selvaraj和D.L.Morel，“高效CSS CdTe太阳能电池”，固体薄膜，361/362（2000）520-526。gydF4y2Ba 2.gydF4y2BaB. K. Maremadi, K. Colbow和Y. Harima，“一种CdS光电导气体传感器作为环境中硬气体检测和分析的分析工具”，Rev. Sci。Instrum。68 (1997)gydF4y2Ba3898 - 3903gydF4y2Ba．gydF4y2Ba 3.gydF4y2BaM. Kobayashi, K. Kitamura, H. Umeya, A. W. Jia, A. Yoshikawa, M. Shimotomai, Y. Kato, K. Takahashi，“利用分子束外延生长CdS自组织量子点及其在发光二极管结构中的应用”，J. Vac。科学。抛光工艺。B, 18 (2000)gydF4y2Ba1684-1687gydF4y2Ba．gydF4y2Ba 4.gydF4y2BaN.M.Megahid，M.M.Wakkad，E.K.H.Shokr和N.M.Abass，“掺铟CdS薄膜的微观结构和导电性”，Physica.B，353（2004）150-163。gydF4y2Ba 5.gydF4y2BaA.帕拉非可多亚，G. Romero-Paredes，A.Maldonado，R.Sasomoza，D. R. Acosta和J. Palacios-Gómez，Sol。恩。gydF4y2Ba材料与溶胶电池，55（1998）gydF4y2Ba31-41gydF4y2Ba．gydF4y2Ba 6.gydF4y2Bar·s·马尼和c·d·洛克汉德。”硫系化合物薄膜的化学沉积方法”，Mater。化学。理论物理。1-31。gydF4y2Ba 7.gydF4y2BaP. J. George, A. Sánchez, P. K. Nair和M. T. S. Nair，“通过铟的热扩散将化学沉积的本征CdS薄膜掺杂到n型薄膜中”，应用化学。gydF4y2Ba理论物理。列托人。66 (1995)gydF4y2Ba3624-3626gydF4y2Ba．gydF4y2Ba 8.gydF4y2BaJ. L. Martínez, G. Martínez, G. Torres-Delgado, O. Guzmán del Ángel P, O. Zelaya-Ángel and R. Lozada-Morales，“用椭偏光谱法研究立方CdS薄膜”，J. Mater。gydF4y2Ba科学。母娘。电子。，8（1997）399-403。gydF4y2Ba 9.gydF4y2BaE. Ustundag, B. Clausen, M. A. M. Burke，“NiAl还原的中子衍射研究。gydF4y2Ba2gydF4y2BaOgydF4y2Ba4gydF4y2Ba“，应用物理Lett.，76（2000）894-896。gydF4y2Ba 10gydF4y2BaJ. Kokaj和A. E. Rakhshani，“溶液生长CdS薄膜在CdCl中退火的光电流光谱gydF4y2Ba2gydF4y2Ba气”,期刊。D::。理论物理。1970-1975年。gydF4y2Ba 11gydF4y2BaK.K.Nanda，S.N.Sarangi，S. N. Sahu，S.K.K.Deb和S.Behera，“CDS纳米晶半导体的拉曼光谱”，Physica。B，262（1999）31-39。gydF4y2Ba 12gydF4y2BaA.Roy，A.K.Sood，“CD中的表面和受限光学声子gydF4y2BaxgydF4y2BaSegydF4y2Ba1-xgydF4y2Ba玻璃基质中欧洲杯猜球平台的纳米颗粒”，Phys。Rev. B, 53(1996) 12127-12132。gydF4y2Ba 详细联系方式gydF4y2Ba |