Raman Studies in Chemically Synthesized Nanocrystalline CuS Thin Films

Abstract

У статті представлені результати хімічного синтезу нанокристалічних тонких плівок CuS на скляній підкладці при 40 °C. Було досліджено вплив часу осадження на результати раманівської спектроскопії та фізичні властивості. Рентгенівська дифракційна картина показала аморфну природу тонких плівок CuS, нанесених з часом осадження 20 хв, і перенесених на орторомбічну кристалічну структуру для тонких плівок CuS з часом осадження 40 хв. Моди комбінаційного розсіювання, що спостерігаються приблизно при 273 см – 1 і 475 см – 1 у тонких плівках CuS, підтверджують утворення фази ковеліту CuS. Зображення FESEM, отримані з поверхонь хімічно осаджених нанокристалічних тонких плівок CuS, показують щільну структуру, гладкі та відносно вільні поверхні, а поверхня має гарну адгезію зі скляною підкладкою. Ширина забороненої зони лежить в діапазоні від 2,05 еВ до 2,15 еВ залежно від часу осадження. Результати досліджень свідчать, що зміна часу осадження може вплинути на структурні властивості тонких плівок CuS.

This paper describes the chemical synthesis of nanocrystalline CuS thin films onto glass substrate at 40 °C. The effect of the deposition time on the Raman spectroscopy results and physical properties was investigated. X-ray diffraction pattern showed the amorphous nature of CuS thin films deposited with deposition time of 20 min and transferred to orthorhombic crystal structure for CuS thin films with deposition time of 40 min. Raman modes observed at around 273 cm – 1 and 475 cm– 1 in CuS thin films support the formation of covellite CuS phase. FESEM images taken from the surfaces of chemically deposited nanocrystalline CuS thin films shows the dense structure, smooth and relatively void-free surfaces and surface looks well adhered to the glass substrate. The optical band gap was estimated to be in the range between 2.05 eV and 2.15 eV depending on the deposition time. Finally, as a result of the analysis, we can say that the variation in deposition time can affect the structural properties of CuS thin films.