Preparación y caracterización de películas delgadas de SnS y SnS:Bi depositadas por sulfurización

Abstract

Las películas delgadas de SnS y SnS:Bi se depositaron por el método de sulfurización variando los parámetros de deposición: temperatura de sustrato y relación de masa S evaporada a masa Sn evaporada (mS/mSn). Las películas se caracterizaron a través de medidas de transmitancia espectral, difracción de rayos x (DRX), microscopía de fuerza atómica (AFM) y efecto Hall. Las caracterizaciones ópticas y estructurales de las películas delgadas de SnS permitieron establecer que estas películas presentan una brecha de energía prohibida de 1.27 eV, un coeficiente de absorción del orden de 104 cm-1, crecen con estructura ortorrómbica, presentan conductividad tipo p y resistividad eléctrica entre 110 y 120 Ωcm. También se prepararon películas delgadas de SnS:Bi variando la concentración (x) de Bi entre 0x1. Se encontró que cuando el contenido de Bi aumenta, su brecha de energía prohibida aumenta desde 1.27 eV para x = 0 hasta 1.37 eV para x = 1. Las películas delgadas de SnS:Bi crecen con una mezcla de fases, las cuales incluyen el SnS, Sn2S3 y Bi2S3 ortorrómbicos, y el SnS2 hexagonal, cuando el contenido de Bi es 0x1; solamente en la fase SnS cuando x=0, y solamente en la fase Bi2S3 cuando x=1. Las películas de SnS:Bi con concentraciones altas de Bi (x0.5) presentaron resistividades eléctricas entre 300 y 7000 Ωcm en parte debido a su tamaño de grano pequeño (120 nm). / Abstract. SnS and SnS: Bi thin films were prepared by sulfurization varying the deposition parameters: substrate temperature and mass of evaporated S to evaporated mass of Sn ratio (mS / mSn). The films were characterized through spectral transmittance measurements, x-ray diffraction (XRD), force microscopy atomic (AFM) and Hall effect. It was established from optical and structural characterizations that the films SnS presents an optical gap of VII 1.27 eV, an absorption coefficient of the order of 104 cm-1, grow in the orthorhombic phase, exhibits p-type conduction and electrical resistivity between 110 and 120 Ωcm. Also were prepared SnS: Bi thin films varying the Bi concentration (x) between 0 x 1. It was found that when the Bi content increases the optical gap increases from 1.27 eV for x = 0 to 1.37 eV for x = 1. SnS:Bi thin films grow with a mixture of several phases, including the orthorhombic SnS, Sn2S3 and Bi2S3, and the hexagonal SnS2, when the Bi-content is 0x1, the films grow only in the SnS phase when x=0, and in the Bi2S3 phase when x=1. SnS:Bi thin films with high Bi concentrations (x 0.5) presented electrical resistivities between 300 and 7000 Ωcm in part due to its small grain size (120 nm).