Nanoscale tin dioxide films and zinc oxide hierarchical nanostructures for gas sensing applications

Nanoscale tin dioxide (SnO₂) and zinc oxide (ZnO) layers are considered as promising candidates for preparation of sensing elements for metal oxide semiconductor gas sensors. Tin dioxide films deposited by direct current magnetron sputtering are investigated. The influence of deposition temperature and annealing on the structure and electrical properties of the tin dioxide films are considered. The development of design and technological solution of active layer with high gas sensitivity, reproducibility and stability is offered. Studies of effects of the pulse electrodeposition regimes on structural and substructural parameters and on morphology of zinc oxide arrays made it possible to identify modes that are optimal for formation of hierarchical nanostructures with large specific surface area suitable for gas sensing applications

Electrodeposition of copper indium diselenide films using pulse plating technique

Parameters of rectangular potential pulse electolysis wich have provided the obtaining of nearly stoichiometric copper indium diselenide layers have been selected using the examination of those films by energy-dispersive X-ray spectroscopy, anodic stripping, scanning electron microscopy and the film resistivity measurements

Electodiposition kinetics, structure and optical properties of cadmium sulfide films

The selection of the optimal regimes for electrodeposition of near-stoichiometric cadmium sulfide (CdS) layers has been provided by means of voltammetric studies of cadmium and sulfur separate and joint electrodeposition kinetics in aqueous chloride solutions. Optical analysis has discovered that the deposited films were transparent, characterized by straight allowed optical transitions and band gap typical for cadmium sulfide. X-ray diffraction results have shown that these films consist mainly of hexagonal modification CdS nanocrystals

Contact electrodeposition of CdTe thin films

The effect of contact electrodeposition conditions on the impurity content in CdTe films has been studied. Stoichiometric single-phase CdTe layers of cubic modification have been obtained. The films are not texturized, and are characterized by the coherent-scattering region size of about 30 nm and the relative micro-strain values of about 5·10⁻³.Досліджено вплив контактного електроосадження на вміст домішок у плівках CdTe. Одержано стехіометричні однофазові шари CdTe кубічної модифікації . Плівки є нетекс турованими і характеризуються розміром областей когерентного розсіювання ≈ 30 нм та значенням відносних мікродеформацій ≈ 5·10⁻³.Изучено влияние условий контактного электроосаждеmrя на содержание примесей в пленках CdTe. Получены стехиометрические однофазные слои CdTe кубической модификации. Пленки не текстурированы, характеризуются размером областей когеррентного рассеяния ≈ 30 нм и значениями относительных микродеформаций ≈ 5·10⁻³

Electrochemical deposition of cadmium telluride films

The mechanisms of electrochemical processes in the electrolyte for cadmium telluride semi-conducting film deposition and in corresponding partial solutions containing cadmium and tellurium ions have been studied by voltammetry with linear potential scanning and by cyclic voltammetry. The differences between cathodic processes on chemically inert titanium nitride substrates and catalytically active molybdenum surface have been revealed. Basing on these studies, the nature of impurities discovered in this work by X-ray photoelectron spectroscopy at the surface and inside the cadmium telluride films deposited on molybdenum and titanium nitride surfaces has been explained. The latter made it possible to select the electrodeposition parameters and the substrate material which provide the stoichiometric film composition

Characteristics of the structure, composition and properties of electrodeposited zinc selenide films

The actuality of new processes for zinc selenide (ZnSe) films manufacture is explained by good prospects of their potential applications in optoelectronics. However, the films obtained on cathode by means of electrolysis in aqueous solutions have some distinctive properties and hence require a detailed study of structure, composition and properties thereof. Transmission electron microscopy examination of electrodeposited zinc selenide films has revealed that those are inhomogeneous in composition and structure: the fine-grained film body is formed by ZnSe nanocrystallites of cubic zinc blende structure and clusters of larger Zn(ОН)₂ microcrystals are included into the body. The film surfaces are coated by amorphous sublayer consisting of Se, Se0₂ and OSe(ОН)₂. According to electriсаl studies, such electrodeposited films are n-type semiconductors

Optimization of base crystals for silicon solar cells of various destinations

The spectral dependences of reflection coefficient R(λ) for various light-receiving surface texture types ("inverted pyramids" and "V-grooves") of single crystal silicon wafers are presented as well as output and diode parameters of solar cells (SC) with p- and n-type silicon base crystals (Si-BC). Basing on comparative analysis of R(λ) dependences, the selection of an optimum type of Si-BC light-receiving surface texture is substantiated. Comparing the output and diode parameters of SC with Si-BC of p- and n-type conductivity, the development expediency of high-efficiency Si-SC with the n-type conductivity single crystals is substantiated

Utilization of alternating current methods for manufacture of selective absorbing coatings for heat collectors

Electrochemical processes, taking place during alternating current treatment of aluminum, and dependence of morphology, chemical composition and electrical properties of obtained surface on treatment regimes have been studied. The conditions, providing the formation of selectively absorbing Al/Al203 coating in hydrochloric acid solutions, have been determined. To improve the optical characteristics of such coatings we have elaborated an electrochemical alternating current deposition of cupric oxide on their surface in form of isolated CuО nanoparticles. The method is environmentally safe and does not require any re-equipment. It provides an enhanced spectral selectivity due to increase of sunlight absorption in visible spectral region without a significant emissivity increase in the infrared one.Изучены процессы, протекающие при электрохимической обработке алюминия переменным током. Исследована зависимость химического состава, морфологии и электрических свойств поверхности от режима обработки и определены условия, при которых в солянокислых растворах образуются селективные поглощающие покрытия Al/Al₂О₃. Для улучшения оптических характеристик таких покрытий разработан электрохимический переменнотоковый метод нанесения на их поверхность оксида меди в виде отдельных наночастиц CuО. Метод безопасен с экологической точки зрения, не требует замены технологической оснастки и приводит к увеличению спектральной селективности покрытий за счет роста коэффициента поглощения в видимой области спектра без заметного возрастания излучательной способности в инфракрасной области.Вивчено процеси, якi вiдбуваються протягом електрохiмiчної обробки алюмiнiю змiнним струмом. Дослiджено залежнiсть хiмiчного складу, морфологiї та електричних властивостей поверхонь вiд режимiв обробки i визначено умови, за яких в солянокислих розчинах можуть бути виготовленi селективнi поглинаючi покриття AI/AI₂O₃. 3 метою полiпшення оптичних властивостей таких покриттiв розроблено змiннострумовий електрохiмiчний метод нанесення на їх поверхню оксиду мiдi у формi окремих наночастинок CuО. Метод є безпечним з екологiчного погляду, не потребує замiни технологiчної оснастки i приводить до збiльшення спектральної селективностi покриттiв внаслiдок пiдвищення коефiцiєнта поглинання у видимiй частинi сонячного спектра без помiтного зростання здатностi до випромiнювання в iнфрачервонiй частинi

Influence of vacuum annealing on the composition of electrochemically deposited zinc selenide layers

The paper is devoted to the analysis of electrodeposited zinc selenide films compositions and to the research of their homogenization and purification probabilities by vacuum annealing. In order to investigate the surface morphology and the composition of electrodeposited films electron-probe microanalysis and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) methods were used. It was revealed that as-electrodeposited films were enriched with selenium and consisted of ZnSe and Zn(OH)₂, covered with Se, SeO₂ and OSe(OH)₂ layers. The film compositions before annealing were not homogenous. There were friable conglomerates, consisting mostly of Zn(OH)₂, on their surfaces. Vacuum annealing at 100-350°C provided for Zn(OH)₂ transformation into ZnO, for water removing from the films and partially for the desorption of oxygen and selenium. The second part of surplus selenium in the chemical state of Se, SeO₂ and OSe(OH)₂ during the vacuum annealing at 350°C interacted with Zn(OH)₂ or ZnO and hydrogen occluded in the films due to supplementary cathode process of water reduction. As a result of such interaction, ZnSe was obtained. The friable conglomerates after the annealing were enriched by selenium that also led to the generation of ZnSe.Работа посвящена анализу состава пленок и изучению возможности их гомогенизации и очистки от примесей посредством вакуумных отжигов. Для анализа морфологии поверхности и состава электроосажденных пленок использованы методы рентгеновского микроанализа и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Обнаружено, что свежеосажденные пленки были обогащены селеном и состояли из ZnSe и Zn(OH)₂, покрытых слоями Se, SeO₂ и OSe(OH)₂. На поверхности пленок до отжига имелись рыхлые скопления, состоящие преимущественно из Zn(OH)₂. Отжиги в вакууме при 100-350°С обеспечивали превращение Zn(OH)₂ в ZnO, удаление из пленок воды и частичную десорбцию кислорода и элементарного селена. Другая часть избыточного селена в форме Se, SeO₂ и OSe(OH)₂ в процессе отжига при 350°С взаимодействовала с Zn(OH)₂ и ZnO и окклюдированным в пленках водородом, образующимся в результате побочной катодной реакции восстановления воды, с образованием ZnSe. Рыхлые скопления в результате отжига обогащались селеном и также превращались в ZnSe.Робота присвячена аналізу складу електроосаджених плівок селеніду цинку та вивченню можливості їх гомогенізації й очищення від домішок за допомогою вакуумних відпалів. Для аналізу морфології поверхні та складу електроосаджених плівок використано методи рентгенівського мікроаналізу та рентгенівської фотоелектронної спектроскопії. Виявлено, що безпосередньо після електроосадження плівки були збагачені селеном і складалися з ZnSe і Zn(OH)₂, вкритих шарами Se, SeO₂ і OSe(OH)₂. Перед відпалами склад плівок не був однорідним. На їх поверхні існували розріджені скупчення, які переважно складалися з Zn(OH)₂. Відпалювання у вакуумі при 100-350 °С забезпечувало перетворення Zn(OH)₂ на ZnO, видалення з плівок води та часткову десорбцію кисню й елементарного селену. Інша частина надлишкового селену у вигляді Se, SeO₂ і OSe(OH)₂ у процесі відпалювання при 350 °С реагувала з Zn(OH)₂ і ZnO та оклюдованим у плівках воднем, отриманим під час супутньої катодної реакції віднов лення води з утворенням ZnSe. Розріджені скупчення у результаті відпалу збагачувалися селеном, що також спричиняло виникнення ZnSe

Layer interaction in thin film CIS based photovoltaic device

The function of thin film photovoltaic device on the base of copper indium diselenide (CIS) depends immediately on the character of interactions in the layers being in contact therein: base CIS layer, buffer ZnSe layer, transparent conductive film of indium-tin oxide (ITO). Such interaction may occur during ZnSe electrodeposition from solution on the ITO or CIS surfaces as well as during vacuum annealing used in the technological process to modify the CIS crystal structure. The investigations using scanning electron microscopy, energy dispersing X-ray spectroscopy, electron-probe microanalysis, X-ray diffractometry, and X-ray photoelectron spectroscopy have shown that during vacuum annealing of the glass/Mo/CIS/ZnSe compositions, the buffer layer is purified of contamination, but the same annealing of the glass/Mo/ITO/ZnSe compositions enriches the buffer layer in indium and transforms it into ZnlnᵪSeᵧ.Функционирование тонкопленочного фотоэлектрического преобразователя (ФЭП) на базе диселенида меди и индия (CIS) непосредственно зависит от характера взаимодействия контактирующих в нем базового слоя CIS, буферного слоя ZnSe и прозрачной электропроводной пленки оксида индия и олова (ITO). Такое взаимодействие может иметь место как в процессе электрохимического осаждения ZnSe из раствора на поверхность ITO или CIS, так и в процессе вакуумных отжигов, используемых в технологическом процессе изготовления ФЭП для модификации кристаллической структуры CIS. Исследования методами электронной микроскопии в режимах сканирования поверхности и рентгеновского микроанализа, рентгеновской спектроскопии с дисперсией по энергиям, рентгеновской дифрактометрии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии позволили обнаружить, что в процессе вакуумных отжигов композитов стекло/Mo/CIS/ZnSe буферный слой очищается от примесей, тогда как при отжигах композитов стекло/Mo/ITO/ZnSe он обогащается индием и превращается в ZnlnᵪSeᵧ