Influence of the Substrate Material on the Structural Properties of Cadmium Telluride Films

Abstract

З використанням модернізованих промислових вакуумних установок виготовлено серію дослідних зразків плівок телуриду кадмію методом термічного вакуумного напарювання на скляних підкладках без підшару з прозорого електропровідного оксиду, з підшаром з електропровідного оксиду та на підкладках з молібденової фольги дослідити вплив матеріалу підкладки на структурні параметри досліджуваних зразків. Дослідження структури проводили методом рентгенівської дифрактометрії, розраховували параметри ґратки, розміри областей когерентного розсіювання та текстурний коефіцієнт плівки. За результатами дослідження структурних параметрів зразків, виготовлених на скляній підкладці, встановлено наявність кубічної фази телуриду кадмію. Показано, що при підвищенні температури підкладки збільшується текстура зразків і спостерігається наявність розтягуючих напружень, оскільки період решітки кубічної фази значно більший, ніж пластинчастої. Для зразка, отриманого на скляній підкладці з шаром прозорого електропровідного оксиду ITO при температурі підкладки 200 ˚C, встановлено наявність двох гексагональних фаз H1 і H2 та кубічної фази C. Зразки, отримані на підкладці з молібденової фольги, містять майже повністю кубічну фазу CdTe лише в дуже тонкому зразку №. 1 присутні сліди гексагональної фази. Для першого найтоншого зразка спостерігається лише один головний дифракційний пік кубічної фази, що можна пояснити тим, що на початкових етапах росту плівка росте як високотекстурована кубічна фаза з можливою присутністю деяких гексагональних фаза. З аналізу отриманих результатів можна відзначити, що зразки, отримані на молібденовій підкладці, мають параметр ґратки, найбільш близький до табличних даних – 6,482-6,483 Å. Структурні відмінності, що спостерігаються між досліджуваними зразками, пов’язані з тим, що вони мають різну переважну орієнтацію, що, швидше за все, пов’язано зі зміною швидкості розпилення.

With the use of modernized industrial vacuum installations, a series of test samples of cadmium telluride films was produced by the method of thermal vacuum evaporation on glass substrates without a sublayer of transparent conductive oxide, with a sublayer of conductive oxide, and on molybdenum foil substrates to study the influence of the substrate material on the structural parameters of the test samples. The study of the structure was carried out by the method of X-ray diffractometric analysis, the parameters of the lattice, the sizes of the regions of coherent scattering and the texture coefficient of the film were calculated. Based on the results of research into the structural parameters of samples made on a glass substrate, the presence of a cubic phase of cadmium telluride was established. It is shown that when the temperature of the substrate increases, the texture of the samples increases and the presence of tensile stresses is observed, since the lattice period of the cubic phase is significantly higher than that of the tabular phase. For a sample obtained on a glass substrate with a layer of transparent conductive ITO oxide at a substrate temperature of 200 ˚C, the presence of two hexagonal phases H1 and H2 and a cubic phase C was established. The samples obtained on a molybdenum foil substrate contain almost entirely the cubic CdTe phase only in very thin sample no. 1 traces of the hexagonal phase are present. For the first thinnest sample, only one main diffraction peak of the cubic phase is observed, which can be explained by the fact that in the initial stages of the film growth, it grows as a highly textured cubic phase with the possible presence of some hexagonal phase. From the analysis of the obtained results, it can be noted that the samples obtained on the molybdenum substrate have a lattice parameter closest to the table data – 6.482-6.483 Å. The structural differences observed between the studied samples are due to the fact that they have a different preferred orientation, which is most likely due to a change in the sputtering speed.