Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2023, 14 (6), 699–704
Surface topology, electrophysical properties and formation mechanism of tin(ii) sulfide thin films
N. S. Kozhevnikova – Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of RAS, Ekaterinburg, Russia; kozhevnikova@ihim.uran.ru
L. N. Maskaeva – Ural Federal University, Ekaterinburg, Russia; larisamaskaeva@yandex.ru
A. N. Enyashin – Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of RAS, Ekaterinburg, Russia; enyashin@ihim.uran.ru
A. P. Tyutyunnik – Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of RAS, Ekaterinburg, Russia; tyutyunnik@ihim.uran.ru
O. A. Lipina – Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of RAS, Ekaterinburg, Russia; lipinaolgaa@yandex.ru
I.O. Selyanin – Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of RAS, Ekaterinburg, Russia; sioprostreet@mail.ru
V. F. Markov – Ural Federal University, Ekaterinburg, Russia; v.f.markov@urfu.ru
Corresponding author: N. S. Kozhevnikova, kozhevnikova@ihim.uran.ru
PACS 81.10.Dn, 82.60.Lf, 82.70.Dd, 81.05.Hd
DOI 10.17586/2220-8054-2023-14-6-699-704
ABSTRACT Photosensitive nanocrystalline SnS films with a size of coherent X-ray scattering regions of about 30 nm were obtained by chemical bath deposition. It has been demonstrated that the deposition time affects significantly both microstructure and thickness of the film as well as the size of the particles’ agglomerates forming the film. The current sensitivity of the obtained films was studied. All synthesized films, regardless of the duration of synthesis, reveal p-type conductivity due to Sn vacancies. Atomic force microscopy measurements and fractal approach provide a detailed description of the processes occurring during film formation. The characteristics of the fabricated SnS films are potentially useful for design of advanced absorbing layers within thin film solar cells.
KEYWORDS tin(II) sulfide, thin films, chemical bath deposition, p-type conductivity, quantum-chemical calculations, formation mechanism
ACKNOWLEDGEMENTS This work was carried out in accordance with the scientific and research plans and state assignment of the ISSC UB RAS and Ural Federal University Program of Development within the Priority-2030 Program (Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation).
FOR CITATION Kozhevnikova N.S., Maskaeva L.N., Enyashin A.N., Tyutyunnik A.P., Lipina O.A., Selyanin I.O., Markov V.F. Surface topology, electrophysical properties and formation mechanism of tin(ii) sulfide thin films. Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2023, 14 (6), 699–704.
[In Russian] Кожевникова Н.С., Маскаева Л.Н., Еняшин А.Н., Тютюнник А.П., Липина О.А., Селянин И.О., Марков В.Ф.
Топология поверхности, электрофизические свойства и механизм формирования тонких пленок сульфида олова (II)
УДК 621.315.592:546.05
АННОТАЦИЯ Методом химического осаждения получены фоточувствительные тонкие пленки сульфида олова (II) с размером областей когерентного рассеяния около 30 нм. Экспериментально продемонстрировано, что при варьировании времени осаждения значительно различаются микроструктура и толщина пленки, а также размер формирующих пленку агломератов. Изучены тип проводимости и токовая чувствительность полученных нанокристаллических пленок SnS. Все синтезированные пленки SnS вне зависимости от длительности синтеза обладают р-типом проводимости. Для подтверждения роли вакансий олова в регулировании типа проводимости SnS выполнены квантово-химические расчёты электронной структуры α-SnS. На основании данных атомно-силовой микроскопии показано, что фрактальный подход дает более глубокое понимание процессов, происходящих при образовании слоя на подложке. Полученные данные свидетельствуют о перспективности использования пленок SnS в качестве поглощающего слоя тонкопленочных солнечных элементов.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА моносульфид олова (II), тонкие пленки, химическое осаждение из растворов, р-тип проводимости, квантово-химические расчеты, механизм формирования
