Propiedades mecánicas e influencia de la temperatura de deposición sobre la morfología en monocristales de Cu3BiS3 usados como capa absorbente enceldas solares

Abstract

En este trabajo presentamos los resultados obtenidos de la caracterización estructural, morfológica y mecánica de películas delgadas de Cu3BiS3, a través de las técnicas de microscopía de fuerza atómica (AFM), microscopia de barrido electrónico (SEM), perfilometría y difracción de rayos X en haz razante (XRD). Las muestras fueron fabricadas por medio de evaporación secuencial de las especies metálicas Bi y Cu, en una atmosfera rica en S. A partir de las imágenes de AFM se pudo observar un crecimiento en forma de placas en la superficie gobernado por regiones aisladas atribuidas a granos característicos del material. La fase Cu3BiS3 fue evidenciada en los espectros de XRD y se observa un crecimiento ortorrómbico indexando todos los picos del espectro. Un cálculo a partir de medidas de la altura media de los picos usando la fórmula de Scherrer permitió encontrar un valor para el tamaño de grano característico alrededor de 20 nm. No se observó presencia de impurezas en el material como consecuencias de las etapas de deposición. A partir del refinamiento de los espectros de XRD por el método Rietveld se observa un buen ajuste entre los obtenidos experimentalmente y los simulados por el modelo. Se presenta una correlación entre los parámetros de deposición, las propiedades de crecimiento y mecánicas del material. / Abstract. In this work, we present the morphological, structural and mechanical properties of Cu3BiS3 thin films. We used atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM), profilometer and X-ray diffraction (XRD). The samples were fabricated by sequential evaporation of metallic species Cu and Bi in an atmosphere rich in S. From the AFM images was seen as a growth plate in the area ruled by isolated grains attributed to characteristics of the material. Cu3BiS3 phase was evidenced in the XRD spectra and there was an increase orthorhombic indexing all the peaks of the spectrum. We calculated from measurements of the average height of the peaks using the Scherrer formula to find a possible value for the typical grain size around 20 nm. Not observe the presence of impurities in the material as a result of the stages of deposition. From the refinement of the XRD spectra by the Rietveld method shows a good match between the experimentally obtained and simulated by the model. A correlation between deposition parameters, properties of material growth and mechanical properties is presented.