Películas delgadas de SnS₂ preparadas por la técnica de Rocío Pirolítico

 

M. Calixto-Rodríguez* y A. Sánchez-Juárez

 

Centro de Investigación en Energía- U.N.A.M., Privada Xochicalco s/n Col. Centro, Temixco, Morelos, México; C.P. 62580, * Correo electrónico: mcr@cie.unam.mx

 

Recibido: 8 de noviembre de 2006.
Aceptado: 10 de febrero de 2007.

 

Abstract

In this work we present the results from the preparation and characterization of tin disulfide (SnS₂) thin films obtained by the spray pyrolysis technique. We used an alcohol, water, and hydrochloric acid mixture for the dissolution of the precursor compounds: SnCl₂ and N,N-dymetil thiourea, employed as sources of Sn and S ions, respectively. The substrate temperature was varied from 340 to 380°C in 20°C steps. From the XRD analysis we found that the deposited material was polycrystalline for substrate temperatures bigger than 340°C, with an hexagonal structure and a high degree of orientation along the [001] direction. We calculate the optical bandgap, E_g, of the deposited thin films with the data obtained from the optical characterization, the values are in the range 1.99-2.38 eV for indirect allowed optical transitions. The values of the electrical conductivity measured in the dark, σ_D, are in the range 10^-5—10^-7 (Ω cm)^-1. Films deposited at T_s = 360°C have the best structural and optical characteristics to be used in photovoltaic structures.

Keywords: Thin films; Spray pyrolysis; Tin disulfide.

 

Resumen

En este trabajo se presentan los resultados obtenidos de la preparación y caracterización de películas delgadas de disulfuro de estaño (SnS₂) obtenidas mediante la técnica de rocío pirolítico. Para disolver los compuestos precursores (SnCl₂ y N,N dimetil tiourea, empleados como fuentes de iones de estaño y azúfre, respectivamente) se usó una mezcla de alcohol, agua y ácido clorhídrico. La temperatura de substrato, T_s, se varió de 340 a 380°C en pasos de 20°C. De los análisis de difracción de rayos-X se encontró que el material depositado a T_s > 340°C posee estructura hexagonal, y está orientado en la dirección cristalográfica [001]. Con los datos obtenidos de la caracterización óptica se calculó la brecha de energía, E_g, de las películas depositadas, el valor de E_g se encuentra en el intervalo de 1.99 a 2.38 eV, con transiciones ópticas indirectas permitidas. De la caracterización eléctrica se encontró que el valor de la conductividad en obscuridad, σ_D, está entre 10^-5 y 10^-7 (Ω cm)^-1 . Las películas depositadas a T_s = 360°C son las que poseen las mejores características estructurales y ópticas para su aplicación en estructuras fotovoltaicas.

Palabras clave: Películas delgadas; Rocío pirolítico; Disulfuro de estaño.

 

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Agradecimientos

Los autores agradecen a la M. en C. Ma. Luisa Ramón por las mediciones de rayos-X, al Ing. José Ortega Cruz por el apoyo técnico brindado en las mediciones eléctricas, y a la DGAPA-UNAM (proyecto IN 113402) por el apoyo económico brindado para la realización de este trabajo.

 

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