Study of the Effect of Film Thickness on Structure and Optical Properties of Nanostructured ZnS Thin Films Deposited by Spray Technique

Abstract

Тонкі плівки ZnS осаджували на скляну підкладку при температурі 400 °C за допомогою ультразвукової хімічної методики розпилення. У роботі ми вивчили вплив товщини плівки на структуру та оптичні властивості наноструктурованих тонких плівок ZnS. XRD аналіз тонких плівок ZnS, який підтвердив гексагональну структуру ZnS, виявив, що максимальний розмір кристалітів 45,3 нм був отриманий при товщині плівки 577 нм. Це підтверджують полікристалічні плівки з великою товщиною. Що стосується оптичних властивостей, то тонкі плівки ZnS мають хорошу прозорість у видимій області; енергія забороненої зони для усіх нанесених плівок змінювалася від 3,9 до 4,1 еВ. При меншій товщині тонкі плівки ZnS стають менш невпорядкованими і мають менше дефектів, пов'язаних з енергією Урбаха 0,19 еВ при 360 нм. Однак зазначається, що коливання коефіцієнта екстинції k слідують тією ж тенденцією, що вказує на те, що мінімальна величина отримана для плівки ZnS, осадженої при 360 нм. Найкраща зміна показника заломлення також була отримана для товщини 360 нм.

The sprayed ZnS thin films were deposited on a glass substrate at 400 °C using ultrasonic spray chemical technique (SPC). In this work, we have studied the effect of film thickness on structure and optical properties of nanostructured ZnS thin films. XRD analysis of ZnS thin films, which confirmed a hexagonal structure of ZnS with good crystallinity, has revealed that the crystallite size maximum of 45.3 nm was obtained with 577 nm. This is confirmed by the polycrystalline films at high film thickness. As for the optical properties, ZnS thin films have a good transparency in the visible region; the band gap energy of all deposited films was varied from 3.9 to 4.1 eV. At lower film thickness, the ZnS thin films become less disorder and fewer defects that are related to the Urbach energy, which was obtained of the order of 0.19 eV at 360 nm. However, it is noted that the variation of the extinction coefficient k follows the same trend, which indicates that the minimum value was obtained for ZnS film deposited with 360 nm. The best variation of refractive index was also obtained for 360 nm.