Журнал нано- та електронної фізики (Journal of nano- and electronic physics)
Permanent URI for this collectionhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/197
Browse
19 results
Search Results
Item Raman Studies in Chemically Synthesized Nanocrystalline CuS Thin Films(Sumy State University, 2024) Gosavi, N.M.; Wagh, T.R.; Sali, K.R.; Gosavi, S.R.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.Item Influence of Microsecond Pulse Helium Plasma Flow on the Surface Morphology and Crystal Structure of the Photovoltaic Converters Based on CdS/CdTe(Sumy State University, 2024) Khrypunov, G.S.; Harchenko, M.M.; Meriuts, A.V.; Carlin, J.F.; Makhlai, V.A.; Herashchenko, S.S.; Abashin, S.L.; Surovitskiy, S.V.; Pudov, A.O.; Dobrozhan, A.I.Досліджено вплив імпульсного опромінення гелієвої плазми тривалістю 10 мкс і поверхневим енергетичним навантаженням 0,2 МДж м –2 на елементно-фазовий склад, морфологію поверхні та кристалічну структуру тонкоплівкових гетеросистем на основі CdS/CdTe. Шари сульфіду кадмію та теллуриду кадмію були нанесені шляхом конденсації за допомогою методу гарячої стінки на скляну підкладку, покриту шаром FTO. Встановлено, що після одного імпульсу конструкція приладу залишається в робочому стані. Збільшення дози опромінення призводить до розпилення поверхні, утворення наскрізних пор розміром 0,5 – 2 мкм і сітки мікротріщин з двома характерними лусочками. Одна сітка тріщин утворюється в скляній підкладці, а друга – з тріщинами в плівці CdTe. Показано, що теплова дія плазми стимулює дифузію сірки; внаслідок цього збільшується частка твердих розчинів CdTe1- xSx, що утворюються в процесі отримання гетеросистеми CdS/CdTe. Крім того, у цих твердих розчинах підвищується вміст сірки, що призводить до їх розкладання з виділенням фази твердого розчину CdS1- yTey. Ці тверді розчини мігрують до поверхні CdTe через тріщини і спостерігаються як окремі кристали.Item Establishment of the Prospective CZTGS Photovoltaic through the Optimization of Some Device Parameters(Sumy State University, 2024) Adewoyin, A.D.; Adeniji, A.E.; Adewoyin, I.D.; Ajayi, K.F.У даній роботі чисельне моделювання та моделювання тонкоплівкових сонячних елементів CZTGS було виконано за допомогою симулятора ємності сонячних елементів (SCAPS-1D). Структура пристрою AZO/CdS/CZTGS/Mo змодельована за допомогою цієї одновимірної програми моделювання. Базова модель пристрою дала ефективність ƞ = 9,39 %, коефіцієнт заповнення FF = 63,61 %, напругу холостого ходу Voc = 0,86 В і струм короткого замикання Jsc = 17,39 мА/см2. При процесі оптимізації змінюються товщини шару поглинача, концентрації легування та робоча температура пристрою. Оптимальні значення цих параметрів: товщина шару поглинача 2,0 мкм, концентрація легування 1 . 1016 см – 3 при товщині 2,0 мкм і робоча температура 310 К з роботою виходу матеріалу тильного контакту 5,0 еВ. Такі значення нададуть важливу інформацію та вказівки для розробки високоефективної та перспективної фотоелектричної системи CZTGS.Item Effect of Annealing on the Physical Properties of Chemically Synthesized Nanocrystalline SnO2 Thin Films(Sumy State University, 2024) Tayade, S.S.; Bhoye, L.N.; Sali, K.R.; Patil, G.E.; Shinde, M.S.; Gosavi, S.R.У цій роботі досліджується вплив відпалу на фізичні властивості хімічно синтезованих нанокристалічних тонких плівок SnO2, нанесених на скляну підкладку при кімнатній температурі. Тонкі плівки SnO2 відпалювали протягом 2 год в середовищі кисню при різних температурах відпалу. За допомогою методу рентгенівського мікроаналізу було виявлено, що осаджена плівка SnO2 і плівки, відпалені при 300 ˚C і 400 ˚C, демонструють аморфну природу, тоді як плівки SnO2, відпалені при 500 ˚C, демонструють орторомбічну кристалічну структуру. Результати СЕМ показують, що морфологія тонких плівок SnO2 визначається температурою відпалу. Оптична ширина забороненої зони отриманих нанокристалічних тонких плівок SnO2 знаходилася в діапазоні від 3,28 еВ до 2,79 еВ залежно від температури відпалу. У результаті аналізу можна сказати, що фізичні властивості тонких плівок SnO2 можна модифікувати термічним відпалом.Item Synthesis of High Electrical Conductivity of Superconductor NiS Thin Films(Sumy State University, 2024) Sbaihi, A.; Benramache, S.; Benbrika, C.У цій роботі представлені результати досліджень фізичних властивостей наноструктурних тонких плівок сульфіду нікелю (NiS), які були нанесені на нагріті скляні підкладки (T = 250 °C) за допомогою технології розпилювального піролізу (SPT) з використанням різних концентрацій прекурсорів. Два джерела розчину: гіксагідрат нітратів нікелю {(Ni(NO3)2.7H2O)=X} і тіосечовина {(CS(NH2)2)=Y}: {30% [X].60%[Y]}, {33%[X].76% [Y]}&{36% [X]. 73 % [Y]} із фіксацією інших експериментальних умов. Результати рентгенівського дифракційного аналізу показали, що всі зразки тонких плівок сульфіду нікелю (NiS) є полікристалічними в гексагональній фазі та мають переважну орієнтацію (010). Розмір кристаліту (D) оцінювався за співвідношенням Дебая-Шеррера і становив у діапазоні від 9,915 нм до 22,148 нм. Виникнення зв’язку Ni-S, що відповідає частоті 778,573 см – 1, було підтверджено аналізом FTIR. Енергія забороненої зони змінювалася для зразків від 0,87, 0,88 до 0,92 еВ. Опір пластини (Rsh) було виміряно за допомогою чотириточкового методу, який використовувався для визначення провідності зразків.Item Numerical Simulation and Performance Enhancement of CZTS Thin Film Solar Cells(Sumy State University, 2023) Zebach, M.; Hemmani, A.; Khachab, H.Розробка тонкоплівкових сонячних елементів дозволяє дослідникам оцінювати різні матеріали з метою підвищення ефективності перетворення елементів. Це особливо актуально для третього покоління сонячних фотоелектричних елементів, які включають шарові матеріали в нано- та мікрометровому масштабі, уникаючи нетоксичних і поширених у землі матеріалів із зниженими витратами на виробництво. В останні роки вчені зосередили свої дослідження на найдешевших і найстабільніших матеріалах, таких як кестерит, на основі таких елементів: мідь, цинк, олово і сірка (CZTS). Це один із найефективніших шарів поглинаючого матеріалу в тонкоплівкових сонячних елементах із прямою забороненою зоною (1,38-2,0 еВ) і високим коефіцієнтом поглинання (~ 104 см – 1). CZTS має величезний потенціал завдяки великій кількості землі, нетоксичності та низькій вартості виробництва порівняно з іншими тонкоплівковими матеріалами. Проте все ще існує кілька проблем щодо контролю вторинних фаз, композиційної однорідності, електронних дефектів і проблем нестабільності під час виготовлення, які обмежують ефективність сонячних елементів на основі CZTS і які ще потрібно подолати. У цій статті ми реалізуємо математичну модель гетеропереходу CdS-CZTS тонкоплівкового сонячного елемента. Отже, продуктивність сонячних елементів можна оцінити, змінюючи матеріал, параметри, співвідношення розмірів та інші змінні в елементах. По суті, ефективність перетворення наведена на рівні ƞ = 12,79 % результатів моделювання з використанням програмного забезпечення Matlab Simulink. Покращена ефективність перетворення, отримана завдяки нашому дослідженню моделювання, входить у діапазон експериментальних значень, досягнутих для цього типу дизайну тонкоплівкових сонячних елементів, як продемонстровано рекордно виміряною лабораторією ефективністю приблизно 12,6 % для подібної гетероперехідної клітини на основі звіту CZTS за редакцією Wei Wang та ін., тоді як теоретична максимальна ефективність перетворення для ідеальної сонячної батареї на основі CZTS оцінюється в 32,4 % відповідно до обмеження Шоклі Квейссера. Оскільки наше змодельоване значення ефективності наближається до виміряних експериментальних значень, але все ще значно нижче теоретичної межі, це свідчить про те, що подальше підвищення ефективності все ще може бути досягнуте шляхом оптимізації властивостей матеріалу та конструкції комірки.Item Flexible Environmentally Friendly Thermoelectric Material Made of Copper (1) Iodide and Nanocellulose for Green Energy(Sumy State University, 2023) Klochko, N.P.; Barbash, V.A.; Petrushenko, S.I.; Kopach, V.R.; Shepotko, Y.M.; Dukarov, S.V.; Sukhov, V.M.; Yashchenko, O.V.; Khrypunova, A.L.Розроблено новий ефективний гнучкий гідрофобний термоелектричний (ТЕ) матеріал із підвищеною термічною стабільністю та механічною міцністю для виробництва зеленої енергії. Гнучка наноцелюлозна підкладка товщиною 8 мкм була отримана зі стебел звичайного очерету шляхом TEMPOопосередкованого окислення. Вона має високий індекс кристалічності 88 % і області когерентного розсіювання нанокристалів в межах від 2 до 3 нм. Плівка CuI товщиною 4,3 мкм була нанесена на підкладку NC методом послідовної адсорбції та реакції іонних шарів (SILAR), і таким чином був отриманий тонкоплівковий термоелектричний матеріал CuI/NC. Середній розмір областей когерентного розсіювання CuI становить 25 нм. Нанокристали CuI містять дислокації (1.6·1015 ліній/м2) і мікродеформації розтягу 6·103 від. од. Оптична заборонена зона Eg для прямих дозволених переходів у плівці CuI дорівнює близько 3,0 еВ. Висока гідрофобність матеріалу CuI/NC є корисною властивістю для застосування у вологому середовищі. Матеріал CuI/NC містить однакову кількість атомів міді та йоду. Крім того, в плівці йодиду міді присутня невелика кількість сірки (<1 ат.%), що збільшує фактор термоелектричної потужності матеріалу CuI/NC до 6,7 мкВт/(м К2) при T = 340 K.. Його позитивний коефіцієнт Зеєбека S = 108 µV/K підтвердив p-тип провідності CuI. Зміна питомого опору при початковому нагріванні та подальшому охолодженні продемонструвала кросовер електропровідності, який є типовим для плівок нанокристалічного виродженого напівпровідника CuI. Зразок CuI/NC у вигляді смужки 3 см x 1 см тестували як планарний тонкоплівковий ТЕ елемент. Експериментально зафіксовано щільність вихідної потужності TE елемента CuI/NC 0.123 Вт/м2 при різниці між його гарячим і холодним краями 40 К.Item TEM and XPS Study of Ball-Milled Fe1 – xAlx Alloys(Sumy State University, 2022) Ranjeet, Brajpuriya; Rajeev, Gupta; Ankush, Vij; Ashish, Kumar; Snehal, JaniТехніка подрібнення в кульовому млині широко використовується для отримання різних метастабільних станів з нанокристалічними мікроструктурами з інтерметалічних сполук. У статті автори систематично досліджували структурні та електронні властивості серії механічно легованих зразків Fe1 – xAlx (0.3 ≤ x ≤ 0.6) за допомогою просвічуючої електронної мікроскопії (TEM) та рентгенівської фотоелектронної спектроскопії (XPS). Процес подрібнення в кульовому млині викликає протікання твердотільних реакцій, яким сприяє сильна пластична деформація, що призводить до зменшення розміру кристалітів і цікавих мікроструктурних та електронних змін у отриманій системі. Результати TEM показують, що розмір кристалітів зменшується до нанометрового діапазону (між 6-8 нм) як функція x, і метали розчиняються на межах нанозерен. Через нанометричні розміри реакційна здатність підвищується в результаті збільшення співвідношення поверхні до об'єму, що призводить до утворення фази сплаву FeAl. Оглядове сканування XPS показує, що зразки не мають серйозного забруднення, а спектри рівня ядра демонструють невеликий зсув піків Fe2p та Al2p у бік вищої енергії зв'язку (BE), що доводить, що різні багаті на Fe та Al фази сплаву FeAl утворилися після 5 годин подрібнення.Item Optical Properties of TiO2 Thin Film: Dip Coating Method(Sumy State University, 2022) Joginder, Singh; Astha, Singh; Kuldeep, Kumar; Kundan, Kumar; Zargar, R.A.Тонкі плівки діоксиду титану (TiO2) знайшли широке застосування. Виготовлені плівки мають різну структуру, що може призвести до додаткових або покращених властивостей. Мета даної роботи полягала у виготовленні та вивченні оптичних характеристик тонких плівок TiO2, отриманих зануренням у золь-гель. TiO2 є добре відомим напівпровідником з можливістю застосування в оптоелектроніці, наприклад, в сонячних елементах, світлодіодах, рідкокристалічних дисплеях, тощо. Різні оптичні параметри, такі як показник заломлення, коефіцієнт екстинкції, заборонена зона та оптична провідність, були розраховані за різними формулами залежно від довжини хвилі в УФ та видимій областях. Встановлено, що прямий перехід забороненої зони складає 3,34 еВ, тоді як показник заломлення та коефіцієнт екстинкції змінюються в УФ-видимому діапазоні. Тонка плівка TiO2 демонструє коливальні моди Ti–O–Ti з ІЧ-спектрів. Дана дослідницька робота допоможе нам знайти найкращу технологію покриття тонких плівок для конструювання оптоелектронних пристроїв. Такі оптичні властивості допомагають оптимізувати найкраще співвідношення матеріал/властивість для перспективних пристроїв.Item Numerical Study of the Temperature Dependence of CZTS-Based Thin Film Solar Cell(Sumy State University, 2022) Abd, Elhalim Benzetta; Mahfoud, Abderrezek; Mohammed, Elamine DjeghlalУ статті чисельно досліджений вплив температури на продуктивність тонкоплівкового сонячного елемента CZTS (Cu2ZnSnS4) за допомогою симулятора ємності сонячних елементів (SCAPS-1D). Ми оцінили температурну залежність енергетичної ширини забороненої зони (Eg) шарів сонячного елемента CZTS (ZnO, CdS та CZTS) між 300 і 350 К за формулою Варшні. Помічено тенденцію до зниження Eg із середніми коефіцієнтами звуження ширини забороненої зони близько 1,48x10 – 4, 3,61x10 – 4 та 7,37x10 – 4 еВ/К для ZnO, CdS та CZTS відповідно. Отримані результати показують, що Jsc збільшується, але Voc та FF зменшуються залежно від температури. В результаті ККД падає з 12,08 % при 300 К до 11,87 % при 350 К із зміною коефіцієнта – 0,036 %/К. Робоча температура 300 К вважається більш прийнятною для досягнення високої продуктивності та максимальної ефективності в сонячному спектрі AM 1,5 G (1000 Вт/м2).