Effect of Co-doping on Structural, Morphological, Optical and Electrical Properties of p-type CuO Films

Abstract

У даній роботі був досліджений вплив легування кобальтом (Co) від 2 до 6 % на структурні, оптичні та електричні властивості тонких плівок ацетату міді (Cu(CH3COO)2·H2O), отриманих розпиленням. піроліз. Результати, отримані під час різних проведених характеристик (комбінаційного розсіювання, контактного кута, УФ-видимого та ефекту Холла), показують, що наші плівки мають моноклінну структуру з присутністю однієї фази CuO. Виміряні контактні кути становлять менше 90° для нелегованої CuO, CuO:2 %Co та CuO:4 %Co, що підтверджує гідрофільний характер плівок, а також плівка, легована 6 %, демонструє гідрофобний характер із контактним кутом понад 90° (θ = 97.41°). Поліпшення поглинання шляхом зменшення коефіцієнта пропускання для плівок, легованих 2 % Co, 4 % Co та 6 % Co, з низьким значенням пропускання, отриманим у цій роботі для плівки CuO:6 % Co, рівним 7,34 %. Зменшення значень оптичної щілини як функції легування кобальтом з низьким значенням, рівним 1,66 еВ, виявлено для тонкого шару CuO:6 % Co. Електричний аналіз показує, що провідність збільшується з додаванням кобальту до CuO з високим значенням для плівки, легованої 6 % (σ = 7.246 x 10 – 1 (Ω∙cm) – 1). Так, 6% кобальт, легований CuO, має хороші фізичні характеристики, які дозволяють використовувати його як шар, що поглинає сонячне випромінювання, в тонкоплівкових сонячних елементах.

In the present work, we studied the effect of cobalt (Co) doping rate between 2 % and 6 % on the structural, optical and electrical properties of thin films from copper acetate (Cu(CH3COO)2·H2O) produced by spray pyrolysis. The results obtained during the various characterizations carried out (Raman, contact angle, UV-Visible and the Hall effect) show that our films have a monoclinic structure with the presence of a single CuO phase. The measured contact angles are less than 90° for the CuO undoped, CuO:2 %Co and CuO:4 % Co confirming the hydrophilic character of the films, as well as the 6 % doped film shows the hydrophobic character with a contact angle greater than 90° (θ = 97.41°). An improvement of the absorption by the reduction of the transmittance for the films doped with 2 % Co, 4 % Co and 6 % Co with a low value of the transmission obtained in this work for the CuO:6 % Co film equal to 7.34 %. A decrease in the values of the optical gap as a function of cobalt doping with a low value equal to 1.66 eV found for the thin layer of CuO:6 % Co. The electrical analysis shows that the conductivity increases with the addition of cobalt to the CuO with a high value for the film doped with 6 % (σ = 7.246 x 10 – 1 (Ω∙cm) – 1). So, CuO-doped 6% cobalt has good physical characteristics which allow it to be used as a layer absorbing solar radiation in thin-film solar cells.