Investigación

Structural, optical and electrical properties of CdS thin films obtained by spray pyrolysis

C. Santiago Tepantlán*, A.M. Pérez González and I. Valeriano Arreola**

* Universidad Politécnica de Tulancingo, Calle Ingenierías 100 Huapalcalco, 43629, Tulancingo, Hidalgo, México, e–mail: cesar_upt@yahoo.com.mx

** Universidad Popular Autónoma del Estado de Puebla (UPAEP), 21 Sur 1103 Colonia Santiago, 72160, Puebla, Puebla, México, e–mail: arllenemariana.perez@upaep.mx, iracema.valeriano@upaep.mx

Recibido el 14 de agosto de 2007
Aceptado el 21 de febrero de 2008

Abstract

Cadmium sulphide (CdS) thin films were prepared by means of the chemical spray pyrolysis technique. The substrate temperature was varied in the range from 200 to 400°C. The structural properties of the semiconductor were characterized by X–ray diffraction; XRD patterns indicated the presence of single–phase hexagonal CdS. Direct band gap values of 2.37–2.41 eV were obtained. The refractive index is reported on depending on the substrate temperature, and was obtained from transmission spectra and from spectroellipsometry measurements. As a consequence, the optical parameters of the films were determined using the Swanepoel, Cauchy, Sellmeier and Wemple models. The resistivity of the films was found to vary in the range 10³ 10⁵Ω.cm, depending on the substrate temperature.

Keywords: CdS thin films; spray pyrolysis; structural properties; optical properties; electrical properties.

Resumen

Películas delgadas de sulfuro de cadmio han sido preparadas por el método químico de rocío pirolítico, variando la temperatura del substrato en el intervalo de 200 a 400°C. Las propiedades estructurales del material obtenido fueron estudiadas utilizando la técnica de difracción de rayos X, y los patrones de difracción muestran la presencia de la fase hexagonal del CdS. Se obtuvo un ancho de banda entre 2.37 y 2.41 eV, en función de la temperatura de depósito. Las curvas de índice de refraccion fueron obtenidas a partir del espectro de transmisión y por mediciones espectroelipsometricas, de manera que los parámetros ópticos fueron obtenidos usando los modelos de Swanepoel, Cauchy, Sellmeier y Wemple. La resistividad eléctrica en condiciones de oscuridad varío en el rango de 10³–10⁵Ω.cm, dependiendo de la temperatura del substrato. Un análisis de los efectos del método de depósito en las propiedades de las películas es presentado.

Descriptores: Sulfuro de cadmio; rocío pirolítico; propiedades estructurales; propiedades opticas; propiedades eléctricas.

PACS: 61.10.Nz; 71.55.Gs; 78.20.Ci; 78.66.–w; 78.66.Hf

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Acknowledgments

This work was partially supported by UPAEP, México.

References

1. K.D. Dobson, I. Visoly–Fisher, G. Hodes, and D. Cahen, Solar Energy Materials & Solar Cells 62 (2000) 295.        [ Links ]

2. X. Wu, Proceedings of the 17^th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Munich, Germane, October 22–26, (2001) 995.        [ Links ]

3. M. Nagao and S. Watanabe, J. Appl. Phys. 50 (1979) 7245.        [ Links ]

4. J.G. Vázquez, A. Zehe, and O. Zelaya, Cryst. Res. Technol. 34 (1999) 949.        [ Links ]

5. B. Su and K.L. Choy, Thin Solid Films 359 (2000) 160.        [ Links ]

6. A. Ashour, N. El–Kadry, and S.A. Mahmoud, Thin Solid Films 269 (1995) 117.        [ Links ]

7. S.A. Mahmoud, A.A. Ibrahim, and A.S. Riad, Thin Solid Films 372 (2000) 144.        [ Links ]

8. A.I. Oliva, O. Solis–Canto, R. Castro–Rodríguez, and P. Quintana, Thin Solid Films 391 (2001) 28.        [ Links ]

9. Ph. Hoffmann et al., Phys. Rev. B 47 (1993) 1639.         [ Links ]

10. A. Ashour, Turk J, Phys. 27 (2003) 551.        [ Links ]

11. A. Ashour, H.H. Afify, and S.A. Mahmoud, Thin Solid Films 248 (1994) 253.        [ Links ]

12. G.D. Cody, Semiconductors and Semimetals, Part B: Optical Properties, Ed.: J.I. Pankove (New York: Academic, 1984) Ch. 2, p. 11.        [ Links ]

13. R. Swanepoel, Rev. Sci. Instrum. 16 (1983) 1214.        [ Links ]

14. M.D. Uplane and S.H. Paward, Solid State Commun. 46 (1983) 847.        [ Links ]

15. C. Baban, G. G. Rusu, I.I. Nicolaescu, and G.I. Rusu, J. Phys.: Condens. Matter 12 (2000) 7687.        [ Links ]

16. B. Su and K.L. Choy, Thin Solid Films 359 (2000) 144.        [ Links ]

17. M. Born and E. Wolf, Principles of Optics (Pergamon Press, Oxford, 1975) Ch. II.        [ Links ]

18. S.H. Wemple and M. DiDomenico, Phys. Rev. B 3 (1971) 1338.        [ Links ]

19. C. Baban, G.I. Rusu, and P. Prepelita, Journal of Optoelectronics and Advanced Materials 7 (2005) 817.        [ Links ]