Effect of deposition time on the optical properties of CdSe nanostructured films

Editorial Board PCSS Journal; Г.А. Ільчук; В.А. Павлиш; І.В. Семків; В.М. Кордан; М.Я. Рудиш; А.І. Кашуба

doi:10.15330/pcss.26.4.888-894

Автор(и)

Г.А. Ільчук Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, Україна
В.А. Павлиш Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, Україна
І.В. Семків Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, Україна
В.М. Кордан Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, Україна
М.Я. Рудиш Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, Україна
А.І. Кашуба Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.26.4.888-894

Ключові слова:

селенід кадмію, AIIBVI, заборонена зона, енергія Урбаха, спектри поглинання

Анотація

Наноструктуровані плівки селеніду кадмію були отримані методом високочастотного магнетронного розпилення. Зразки були нанесені на кварцові підкладки у формі диска з радіусом 16 мм. Температура підкладки була однаковою для всіх зразків і підтримувалася на рівні 180 °C. Час осадження становив 3, 6, 9, 12 та 20 хвилин. Вплив часу осадження на оптичні властивості наноструктурованих плівок CdSe досліджували за допомогою Х- променевої дифракції (XRD), оптичних спектрів поглинання (OAS), скануючого електронного мікроскопа (SEM) та енергодисперсійного рентгенівського аналізатора (EDX). За результатами аналізу Х- променевих дифрактограм синтезованих зразків було встановлено, що вони володіють кубічною структурою з переважною орієнтацією (200). Середній розмір кристалітів наноструктурованих плівок CdSe визначали за допомогою рівняння Шеррера. EDX показує, що наноструктуровані плівки CdSe утворюються з бажаних елементів, а їх розподіл є рівномірним. SEM-аналіз показує, що морфологія поверхні наноструктурованих плівок CdSe залежала від часу осадження. OAS було проаналізовано за моделлю Тауца. Для оцінки ширини оптичної забороненої зони та енергії Урбаха наноструктурованих плівок CdSe було застосовано метод апроксимації спектра поглинання (ASF). Було виявлено, що ширина оптичної забороненої зони та енергія Урбаха зменшуються зі збільшенням часу осадження.

Посилання

A. Sobhani and M. Salavati-Niasari, Transition metal selenides and diselenides: Hydrothermal fabrication, investigation of morphology, particle size and and their applications in photocatalyst, Advances in Colloid and Interface Science, 287, 102321 (2021); https://doi.org/10.1016/j.cis.2020.102321.

A.I. Kashuba, B. Andriyevsky, H.A. Ilchuk, L.I. Nykyruy, I.V. Semkiv, E.O. Vysochanska, M.Ya. Rudysh, R.S. Yavorskyi, I.E. Moroz, L. Andriyevska, P.A. Shchepanskyi, L.R. Deva, First-principle calculations of the energy properties of cadmium chalcogenide clusters, Molecular Crystals and Liquid Crystals, 1 (2025); https://doi.org/10.1080/15421406.2025.2528275.

A. El-Shaer, S. Ezzat, M.A. Habib, O.K. Alduaij, T.M. Meaz, S.A. El-Attar, Influence of deposition time on structural, morphological, and optical properties of CdS thin films grown by low-cost chemical bath deposition, Crystals, 13, 788 (2023); https://doi.org/10.3390/cryst13050788.

R.A. Chikwenze, P.A. Nwofe, P.E. Agbo, S.N. Nwankwo, J.E. Ekpe and F.U. Nweke, Effect of dip time on the structural and optical properties of chemically deposited CdSe thin films, International Journal of Materials Science and Applications, 4, 101 (2015); https://doi.org/10.11648/j.ijmsa.20150402.15.

C.H. Rosmani, S. Abdullah and M. Rusop, Study of time effect to the optical properties of CdSe nanocrystal, Advanced Materials Research, 667, 48 (2013); https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.667.48.

D. Manica, V.-A. Antohe, A. Moldovan, R. Pascu, S. Iftimie, L. Ion, M.P. Suchea, and S. Antohe, Thickness effect on some physical properties of RF sputtered ZnTe thin films for potential photovoltaic applications, Nanomaterials, 11, 2286 (2021); https://doi.org/10.3390/nano11092286.

L. Zhou, N. Tang, S. Wu, X. Hu and Y. Xue, Influence of deposition time on ZnS thin films performance with chemical bath deposition, Physics Procedia, 22, 354 (2011); https://doi.org/10.1016/j.phpro.2011.11.055.

S. Temel, F.Ö. Gökmen, E. Yaman and M. Nebi, Deposition and characterization of ZnSe nanocrystalline thin films, AIP Conf. Proc., 1935, 150002 (2018); https://doi.org/10.1063/1.5026008.

N. Ghobadi, Band gap determination using absorption spectrum fitting procedure, International Nano Letters, 3, 2 (2013); https://doi.org/10.1186/2228-5326-3-2.

L. Brus, Electronic wave functions in semiconductor clusters: experiment and theory, The Journal of Physical Chemistry, 90, 2555 (1986); https://doi.org/10.1021/j100403a003.

G. Niu, L. Wang, R. Gao, W. Li and X. Guo, H. Donga and Y. Qiua, Inorganic halogen ligands in quantum dots: I -, Br -, Cland film fabrication through electrophoretic deposition, Phys. Chem. Chem. Phys., 15, 19595 (2013); https://doi.org/10.1039/C3CP52678J.

M. Singh, M. Goyal and K. Devlal, Size and shape effects on the band gap of semiconductor compound nanomaterials, Journal of Taibah University for Science, 12, 470 (2018); https://doi.org/10.1080/16583655.2018.1473946.

A.I. Kashuba and B. Andriyevsky, Growth and crystal structure of CdTe1-xSex (x ≥ 0.75) thin films prepared by the method of high-frequency magnetron sputtering, Low Temperature Physics, 50, 29 (2024); https://doi.org/10.1063/10.0023888.

J. Tauc and A. Menth, States in the gap, J. Non-Cryst. Solids, 569, 8 (1972); https://doi.org/10.1016/0022-3093(72)90194-9.

R. Khalfi, D. Talantikite-Touati, A. Tounsi and H. Merzouk, Effect of deposition time on structural and optical properties of ZnSe thin films grown by CBD method, Optical Materials, 106, 109989 (2020); https://doi.org/10.1016/j.optmat.2020.109989.

S.F. Hathot, S.I. Abbas, H.A.T. AlOgaili, A.A. Salim, Influence of deposition time on absorption and electrical characteristics of ZnS thin films, Optik, 260, 169056 (2022); https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2022.169056.

A.I. Kashuba, H.A. Ilchuk, I.V. Semkiv, B. Andriyevsky, Y.M. Storozhuk, R.Y. Petrus, Optical properties of CdSe thin films with different thicknesses obtained by the method of high-frequency magnetron sputtering, Romanian Journal of Physics, 68(5-6), 204 (2023); https://rjp.nipne.ro/2023_68_5-6/RomJPhys.68.204.pdf.

H.A. Ilchuk, A.I. Kashuba, R.Y. Petrus, I.V. Semkiv, V.M. Kordan, Size effect in thin CdS films, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 19(1). 0139 (2021); https://doi.org/10.15407/nnn.19.01.139.