Оптичні властивості матеріалів для сонячної енергетики на основі тонких плівок халькогенідів кадмію

The optical constants and thickness of cadmium chalcogenides (CdX, X= S, Se and Te) thin films prepared by quasi close-space sublimation and high-frequency magnetron sputtering method are determined. The optical constants and the band gap of the films under study have been determined. Optical properties (refractive index n(λ), extinction coefficient k(λ) and dielectric functions ε(λ)) of thin films and thickness d can be determined from the transmission spectrum. The dispersion of the refractive index was explained using a single oscillator model. Single oscillator energy and dispersion energy are obtained from fitting. The material optical parameter such as normalized integrated transmission, zero and high-frequency dielectric constant, density of state effective mass ratio was also calculated.Визначено оптичні константи та товщину тонких плівок халькогенідів кадмію (CdX, X = S, Se і Te) які були осаджені методом квазізамкненого простору та високочастотним магнетронним осадженням. Визначено оптичні константи та оптичну ширину забороненої зони досліджуваних плівок. Оптичні властивості (показник заломлення n(λ), коефіцієнт екстинкції k(λ) та діелектричні функції ε(λ)) тонких плівок та товщину d можна визначити із спектру пропускання. Дисперсію показника заломлення пояснювали за допомогою одноосциляційної моделі. З експериментально встановленої спектральної залежності показника заломлення було встановлено енергію одиночного осцилятора та енергію дисперсії. Також, були розраховані оптичні параметри досліджуваних матеріалів, такі як інтегральна величина пропускання, нульова та високочастотна діелектрична константа, співвідношення щільності станів носіїв заряду до їх ефективної маси в зоні провідності

Вплив відпалювання на структуру ультратонких плівок золота на поверхні підкладок із скла та CdS

Досліджено вплив відпалювання на структуру ультратонких плівок золота на поверхнях скляних підкладок і підкладок з CdS. Виявлено утворення масивів наночастинок при відпалі плівок на поверхні скла, проведено аналіз залежності середніх радіусів утворених частинок від початкової товщини плівки та проаналізовано форму частинок. Для відпалених плівок на поверхні CdS зауважено руйнування плівки для її початкової товщини 0.5 та 1 нанометрів, та зафіксовано малі зміни морфології поверхні для товщих плівок. На базі елементного аналізу зроблено припущення про причини такої температурної поведінки плівок.The influence of annealing process on the structure of ultrathin gold films on the surfaces of glass substrates and substrates of CdS is investigated. The formation of nanoparticle arrays as a result of annealing the films on the glass surface was revealed, and analysis of average radii dependence for the formed particles on initial thickness of the film was carried out and shape of the particles analyzed. For annealed Au films on the surface of CdS, the destruction of the film for its initial thickness of 0.5 and 1 nm was noted, and small changes in the surface morphology for thicker films were observed. On the basis of elemental analysis, assumptions about the causes of such temperature behavior of films are made

Оптичні та дисперсійні параметри тонких плівок ZnO:Al

Представлені результати досліджень дисперсії параметрів та оптичних функцій для тонкої плівки оксиду цинку, легованої алюмінієм. Осадження тонких плівок ZnO, легованих Al (2,5 мас. %), виконувалось методом високочастотного магнетронного напилення. Тонка плівка ZnO:Al кристалізується в гексагональній структурі (тип структури ZnO, просторова група P63mc (No. 186), з параметрами елементарної комірки a = 3.226(2) Å і c = 5.155(6) Å (V = 46.49 (6) Å3). Спектри оптичного пропускання (300-2500 нм) показали, що тонка плівка ZnO:Al має високу оптичну якість, а значення величини оптичної ширини забороненої зони (3,26 еВ) є дуже близьким до нелегованих зразків. Встановлено спектральну поведінку оптичних функцій: показника заломлення, коефіцієнта екстинкції, показника поглинання, діелектричних функції та оптичної провідності. Встановлено значення енергії Урбаха та залежність сили осцилятора від оптичної ширини забороненої зони та концентрації легуючого елемента. Спостерігається збільшення енергії Урбаха для легованої Al тонкої плівки ZnO порівняно з нелегованою. Для досліджуваної тонкої плівки виявлено майже подвійне збільшення значення сили оптичного осцилятора в порівняні із нелегованими зразками. Вплив легування алюмінієм тонких плівок ZnO на динаміку зміни оптичної рухливості, оптичного опору та часу релаксації встановлено вперше для досліджуваної сполуки. Також, визначається значення плазмової частоти та її кореляція з концентрацією носіїв. Легування тонких плівок ZnO алюмінієм призводить до збільшення оптичної рухливості, часу релаксації та плазмової частоти, що було виявлено порівнянням з відомими даними для нелегованих тонких плівок ZnO. Виявлені оптичні властивості досліджуваної тонкої плівки вказують на перспективи її практичного використання як матеріалу для оптоелектронних пристроїв.The results of studies of the dispersion of optical functions and optical constants for zinc oxide thin film doped with aluminum are presented. The deposition of Al-doped ZnO (2.5 wt. %) thin films is performed by magnetron sputtering. Al-doped ZnO thin film crystallizes in a hexagonal structure (structure type ZnO, space group P63mc (No. 186) with unit-cell dimensions a = 3.226(2) Å and c = 5.155(6) Å (V°= 46.49(6) Å3). Optical transmittance spectra (300-2500 nm) shows that the Al-doped ZnO thin film is of high optical quality, and the value of the optical band gap (3.26 eV) is very close to undoped samples. The study of optical functions is performed on the basis of the experimentally measured transmission spectrum using the bypass method. The spectral behavior of optical functions, such as refractive index, extinction coefficient, absorption index, dielectric functions and optical conductivity, is established. The value of Urbach energy and the dependence of oscillator strength on the size of the band gap and the concentration of doping element are determined. It is observed an increase in Urbach energy for the Al-doped ZnO thin film in comparison to the undoped ones. An almost twofold increase in the optical oscillator strength value is revealed for the thin film studied. The influence of aluminum doping on the dynamic change of optical mobility, optical resistance and relaxation time is established for the first time for the studied compound. The value of the plasma frequency is also determined and its correlation with the carrier density is defined. The doping of ZnO thin films with aluminum leads to an increase in optical mobility, relaxation time and plasma frequency that is revealed by comparison with reference data for the undoped ZnO. Due to good optical properties, this thin film is a good candidate as a material for optoelectronic devices