Chemical Deposition of CdS Films from Aqueous Solution Containing Triethanolamine

Abstract

Плівки сульфіду кадмію (CdS) були отримані на скляних підкладках двома методами хімічного осадження: у водній ванні (хімічне осадження з ванни) та безпосередньо на поверхні підкладки (хімічне поверхневе осадження). Для приготування робочих розчинів використовували водні розчини хлориду кадмію, тіосечовини та триетаноламіну. Проведено теоретичні розрахунки граничних умов утворення сульфіду кадмію та гідроксиду кадмію в системі кадмій-триетаноламін-тіосечовина. Досліджено фазовий склад, морфологію поверхні та спектри оптичного пропускання осаджених плівок CdS. Рентгенівський дифракційний аналіз показав, що отримані плівки були однофазними та містили сполуку CdS у її типовій кубічній модифікації (структурний тип ZnS). Поверхня плівки була достатньо однорідною, суцільною і гладкою та містила невелику кількість дрібних частинок осаду. Елементний аналіз показав майже стехіометричнe молярне співвідношення кадмію та сірки в плівках. Оптичне пропускання плівок CdS зростає зі збільшенням довжини хвилі у виміряній ділянці від 340 до 900 нм. На кривих пропускання є перегини в області 450-500 нм, що характерно для сполуки сульфіду кадмію. Визначені значення оптичної забороненої зони плівок CdS знаходяться в діапазоні 2,41-2,58 еВ.

Cadmium sulfide (CdS) films were obtained on glass substrates via two chemical deposition methods: in the aqueous bath (chemical bath deposition) and directly on the substrate surface (chemical surface deposition). The aqueous solutions of cadmium chloride, thiourea and triethanolamine were used to prepare working solutions. The theoretical calculations of boundary conditions for the formation of cadmium sulfide and cadmium hydroxide were made in the cadmium-triethanolamine-thiourea system. The phase composition, surface morphology and optical transmission spectra of deposited CdS films were investigated. The X-ray diffraction analysis showed that the obtained films were single-phase and contained the CdS compound in its typical cubic modification (ZnS structural type). The film's surface was sufficiently homogeneous, solid and smooth and contained a small amount of fine precipitate particles. The elemental analysis showed the almost stoichiometric molar ratio of cadmium and sulfur in films. The optical transmission of CdS films increases with increasing wavelengths in the measured area from 340 to 900 nm. There are bends on the transmission curves in the 450-500 nm region, which is characteristic for the cadmium sulfide compound. The values of optical band gaps of CdS films were defined to be in the range of 2.41-2.58 eV.