Synthesis and Characterization of Cu Doped ZnS Thin Films Deposited by Spin Coating

Abstract

Тонкі плівки чистого ZnS та ZnS, легованого міддю, виготовлені методом центрифугування. Наночастинки синтезуються гідротермальним методом, використовуючи недорогі вихідні хімікати та демінералізовану воду як розчинник. Результати для сульфіду цинку, легованого Cu, порівнюються з результатами нелегованого сульфіду цинку. Отримані однорідні та провідні тонкі плівки з великим значенням ширини забороненої зони. Графіки поглинання в ультрафіолетовому та видимому діапазонах використовувались для оцінки значень ширини забороненої зони. Аналіз рентгенівських досліджень підтверджує успішне додавання атомів Cu в решітку сульфіду цинку до 6 % без зміни позицій піків рентгенівської дифракції матриці. Однак на кристалічність впливає рівень легування Cu в ZnS через деформації решітки. XRD та EDS аналіз плівок підтверджує чистоту зразків. Зразки демонструють великі значення ширини забороненої зони, прозорість та електричний струм у діапазоні від 10 – 4 до 10 – 11 мА. Додавання атомів Cu до ZnS може змінювати ширину забороненої зони та провідні властивості. Такі плівки підходять для УФ-детекторів та інших оптоелектронних застосувань.

ZnS and copper doped zinc sulphide thin films are prepared through spin coating method. The nanoparticles are synthesized by hydrothermal method using low cost starting chemicals and demineralised water as solvent. The results of Cu doped zinc sulphide are compared with those of the undoped zinc sulphide. High band gap, uniform, and conducting thin films are obtained. The ultraviolet-visible absorption graphs were used to estimate the energy gap values. The XRD analysis verifies the successful addition of Cu atoms within the zinc sulphide lattice up to 6 % with no change in the host X-ray diffraction peak positions. However, the crystallinity is affected with Cu doping level in ZnS due to lattice strain. The XRD and EDS analysis of films confirm the purity of the samples. The films show high band gap, transparency, and electrical current in the range 10 – 4 to 10 – 11 mA. Adding Cu atoms to ZnS can tune the band gap and conducting properties. These are suitable for UV detectors and other optoelectronic applications.