Crystalline Size and Intrinsic Strain of Hexagonal CdTe Thin Films

Editorial Board PCSS Journal; А.І. Доброжан; Г.С. Хрипунов; Р.В. Зайцев; А.В. Меріуц; М.М. Харченко; А.Л. Хрипунова

doi:10.15330/pcss.26.2.386-394

Автор(и)

А.І. Доброжан Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», м. Харків, Україна
Г.С. Хрипунов Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», м. Харків, Україна
Р.В. Зайцев Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», м. Харків, Україна
А.В. Меріуц Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», м. Харків, Україна
М.М. Харченко Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», м. Харків, Україна
А.Л. Хрипунова Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», м. Харків, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.26.2.386-394

Ключові слова:

магнетронне розпилення на постійному струмі, пружні властивості, тонкі плівки CdTe, графік розміру-деформації, рентгенівська дифракція

Анотація

У цьому дослідженні тонкі плівки телуриду кадмію (CdTe) були отримані за допомогою магнетронного розпилення на постійному струмі, і їх структурні та пружні властивості були детально проаналізовані. Скануюча електронна мікроскопія (SEM) виявила сферичні зерна CdTe із середнім розміром приблизно 850 нм. Аналіз профілю рентгенівської дифракції (XRD), доповнений рівнянням Шеррера, графіком Шеррера, рівняннями Вільямсона–Холла (W–H) (UDM, USDM, UDEDM) і методом графіку розміру-деформацій (SSP), використовувався для визначення оцінки розміру кристалітів і різних пружних властивостей, такі як деформація, напруга та щільність енергії. Було помічено, що розмір кристалітів і власна деформація збільшувалися зі збільшенням товщини плівок CdTe, що пояснювалося різними рівнями іонізації дисоційованих атомів Te і Cd при різних потужностях магнетронного розпилення.

Посилання

N. Romeo, A. Bosio, R. Tedeschi, A. Romeo, V. Canevari, A highly efficient and stable CdTe/CdS thin film solar cell, Solar Energy Materials and Solar Cells, 58(2), 209 (1999); https://doi.org/10.1016/S0927-0248(98)00204-9.

M.V. Kirichenko, R.V. Zaitsev, A.I. Dobrozhan, G.S. Khrypunov, M.M. Kharchenko, 2017 IEEE 1st Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering, UKRCON (Kyiv, 2017), p. 355 (2017); https://doi.org/10.1109/UKRCON.2017.8100509.

G.S. Khrypunov, G.I. Kopach, A.I. Dobrozhan, R.P. Mygushchenko, O.V. Kropachek, V.M. Lyubov, Structure and optical properties of CdS polycrystalline layers for solar cells based on CdS/CdTe, Functional Materials, 26 (1), 23 (2019); https://doi.org/10.15407/FM26.01.23.

A. Dobrozhan, A. Meriuts, G. Kopach, R. Mygushchenko, Structure and Optical Properties of Thermal CdTe Thin Films after Electron Beam Irradiation 2021 IEEE 2nd KhPI Week on Advanced Technology, KhPI Week (Kharkiv, 2021), 701 (2021); https://doi.org/10.1109/KhPIWeek53812.2021.9570022.

A. Dobdozhan, A. Meriuts, A. Khrypunova, 2023 IEEE 4th KhPI Week on Advanced Technology, KhPI Week (Kharkiv, 2023) https://doi.org/10.1109/KhPIWeek61412.2023.10312950.

P.C. Dey, R. Das, Impact of silver doping on the crystalline size and intrinsic strain of MPA-capped CdTe nanocrystals: a study by williamson–Hall method and size–strain plot method, J. of Materi Eng and Perform 30, 652 (2021); https://doi.org/10.1007/s11665-020-05358-9.

P.C. Dey, R. Das, Effect of silver doping on the elastic properties of CdS nanoparticles, J. Indian J. Phys., 92, 1099 (2018); https://doi.org/10.1007/s12648-018-1214-4.

Y. Ren, X. Gao, C. Zhang, X. Liu, S. Sun, The Electronic and Elastic Properties of Si Atom Doping in TiN: A First-Principles Calculation, Coating, 8(1) 4(2018); https://doi.org/10.3390/coatings8010004.

G.I. Kopach, R.P. Mygushchenko, G.S. Khrypunov, A.I. Dobrozhan, M.M. Harchenko, Structure and Optical Properties CdS and CdTe Films on Flexible Substrate Obtained by DC Magnetron Sputtering for Solar Cells, Journal of Nano- and Electronic Physics, 9(5), 05035 (2017); https://doi.org/10.21272/jnep.9(5).05035.

A.I. Dobrozhan, G.I. Kopach, R.P. Mygushchenko, G.S. Khrypunov, M.M. Harchenko, O.V. Polezhaeva, 2018 IEEE 8th International Conference on Nanomaterials: Applications and Properties, (Odesa, 2018) art. no. 8915293 (2018); https://doi.org/10.1109/NAP.2018.8915293.

D. Kudii, A. Meriuts, A. Khrypunova, T. Shelest, V. Varvianska, R. Zaitsev, 2020 IEEE 4th International Conference on Intelligent Energy and Power Systems, (Istanbul, 2020) art. no. 9263233, 135 (2020): https://doi.org/10.1109/IEPS51250.2020.9263233.

R.V. Zaitsev, M.V. Kirichenko, G.S. Khrypunov, S.A. Radoguz, M.G. Khrypunov, D.S. Prokopenko, L.V. Zaitseva, Operating Temperature Effect on the Thin Film Solar Cell Efficiency, Journal of Nano- and Electronic Physics, 11(4), 04029 (2019); https://doi.org/10.21272/jnep.11(4).04029.

B.P. Pandey, Structural and Elastic Properties Calculation of CdX (X= S, Se, Te) Semiconductors from First-Principles, International Journal of Applied Nanotechnology, 3(2), 8 (2017); https://doi.org/10.37628/ijan.v3i2.303.

S. Mahadevan, S.P. Behera, G. Gnanaprakash, T. Jayakumar, J. Philip, B.P.C. Rao, Size distribution of magnetic iron oxide nanoparticles using Warren–Averbach XRD analysis, J. Phys. Chem. Solids, 73, 867 (2012); https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2012.02.017.

S. Sarkar, R. Das, Determination of structural elements of synthesized silver nano-hexagon from X-ray diffraction analysis, Indian J. Pure Appl. Phys., 56(10), 765 (2018); https://doi.org/10.56042/ijpap.v56i10.19809.

R. Das, S.S. Nath, R. Bhattacharjee, Preparation of linoleic acid capped gold nanoparticles and their spectra. Physica E Low Dimens. Syst. Nanostruct., 43(1), 224 (2010); https://doi.org/10.1016/j.physe.2010.07.008.

N. Kurniawati, D.A.P. Wardani, B. Hariyanto, N.P. Har, N. Darmawan, Irzaman. Analysis of Lattice Constants and Error for The Hexagonal Crystal Structure of Silicon Dioxide Using The Cramer-Cohen Method, J. Phys.: Conf. Ser. 2019 012071 (2021); https://doi.org/10.1088/1742-6596/2019/1/012071.

R. Jacob, J. Isac, X-ray diffraction line profile analysis of Ba0.6Sr0.4FexTi(1-x) O3-Î´, (x=0.4), Int. J. Chem. Stud., 2(5), 12(2015).

P. Bindu, S. Thomas, Estimation of lattice strain in ZnO nanoparticles: X-ray peak profile analysis, J. Theor. Appl. Phys., 8, 123 (2014); https://doi.org/10.1007/s40094-014-0141-9.

M.S.S. Saravanan, K. Sivaprasad, P. Susila, S.P. Kumaresh, Physica B, 406(2), 165 (2011); https://doi.org/10.1016/j.physb.2010.10.023.

R. Das, S. Sarkar, X-ray diffraction analysis of synthesized silver nanohexagon for the study of their mechanical properties, Mater. Chem. Phys., 167, 97 (2015); https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2015.10.015.

J.-M. Zhang, Y. Zhang, K.-W. Xu, V. Ji, Anisotropic elasticity in hexagonal crystals, Thin Solid Films 515, 7020 (2007); https://doi.org/10.1016/j.tsf.2007.01.045.

S. Saib, S. Benyettou, N. Bouarissa, S. Ferahtia, First principles study of structural, elastic and piezoelectric properties of CdSexTe1−x ternary alloys in the wurtzite structure, Phys. Scr., 90, 035702 (2015); https://doi.org/10.1088/0031-8949/90/3/035702.

P.V. Raleaooa, A. Roodt, G.G. Mhlongo, D.E. Motaung, O.M. Ntwaeaborwa, Analysis of the structure, particle morphology and photoluminescent properties of ZnS:Mn2+ nanoparticulate phosphors, Optik, 153, 31 (2018); https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2017.09.120.

A.K. Zak, W.H. Abd Majid, M.E. Abrishami, R. Yousefi, X-ray analysis of ZnO nanoparticles by Williamson-Hall and size-strain plot methods, Solid State Sci., 13, 251 (2011); https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2010.11.024.

D. Nath, F. Singh, R. Das, Calculating the Crystallite Size of Microsorum scolopendria AgCl Nanoparticles and Their Biological Activities, Mater. Chem. Phys., 239, 122021 (2020); https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2019.122021.