CdZnO Coated Thin Films: Application for Energy Conversion Devices

Abstract

Wide band gap semiconductors have appeared as promising materials suitable for high temperature high frequency high power operations in electronics as well as optoelectronic devices because of their ex-ceptional material characteristics. More specially CdO and ZnO films possess an outstanding ability to ma-terialize short wavelength light emitting devices due to their large band gap energy. CdO and ZnO films are widely used for optoelectronic applications in the short wave length visible-light region especially for laser diodes (LDs) and light emitting diodes (LEDs). In this paper we report structural, optical and electri-cal properties of wide band gap CdZnO thin film prepared by spray-pyrolysis on glass substrate. Charac-terization of the samples was carried out with UV-spectroscopy, Х-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), Raman spectroscopy and four-probe measurements. The XRD pattern exhibited a mix-ture of cadmium oxide cubic and hexagonal ZnO phases. Surface morphology of sample was identified from SEM micrograph as porous surface. Raman spectra exhibit the strong E2 (High) phonon peak in addition to other multiphonon peaks. Optical absorption spectroscopy and DC conductivity measurements give the optical band gap of 2.87 eV and semiconductor nature with activation energy of 0.33 eV.

Широкозонні напівпровідники є перспективними матеріалами, придатними для високотемпера-турних, високочастотних, високоенергетичних операцій в електроніці, а також оптоелектронних при-строях через їх виняткові характеристики. Більш конкретно, на основі плівок CdO і ZnO можна реалі-зувати короткохвильові пристрої, що випромінюють світло, завдяки великій ширині забороненої зони. Плівки CdO і ZnO широко використовуються для оптоелектронних приладів в області короткохвильо-вого видимого світла, особливо для лазерних діодів і світлодіодів. У даній роботі наведено структурні, оптичні та електричні властивості широкозонної тонкої плівки CdZnO, одержаної методом спрей-піролізу на скляній підкладці. Визначення характеристик зразків проводили за допомогою УФ-спектроскопії, рентгенівської дифракції, скануючого електронного мікроскопа, комбінаційної спектро-скопії та чотиризондових вимірювань. На рентгенограмі виявлено суміш кубічної та гексагональної фаз оксиду кадмію. Морфологію поверхні зразка ідентифікували за допомогою скануючого електрон-ного мікроскопа як пористу поверхню. Спектри комбінаційного розсіювання світла показують силь-ний фононний пік на додаток до інших багатофононних піків. Оптично-абсорбційна спектроскопія та вимірювання провідності постійного струму дають оптичну ширину забороненої зони 2.87 еВ і напівп-ровідникову природу з енергією активації 0.33 еВ.