การประดิษฐ์และการศึกษาสมบัติของฟิล์มบาง (CdS)₁₋ₓ (ZnTe)ₓ และ CuSbS₂ เพื่อประยุกต์เป็นโฟโตไดโอด

Fabrication and characterization of (CdS)₁₋ₓ (ZnTe)ₓ and CuSbS₂ thin films for photodiode application

Name: ดุสิต ถือมั่น

ThaSH: ฟิล์มบาง -- สมบัติทางไฟฟ้า

ThaSH: ฟิล์มบาง -- สมบัติทางแสง

ThaSH: โฟโตไดโอด

LCSH: Thin films -- Electric properties

LCSH: Thin films -- Optical properties

LCSH: Photodiodes

Abstract: ในวิทยานิพนธ์นี้ได้ทำการเตรียมฟิล์มบางของสารกึ่งตัวนำ (CdS)₁₋ₓ (ZnTe)ₓ (0≤x≤1) และ CuSbS₂ โดยวิธีระเหยสารเคมีด้วยความร้อนภายในระบบสุญญากาศเคลือบลงบนแผ่นกระจกสไลด์ โดยใช้ผงผลึกของสารกึ่งตัวนำ CdS และ ZnTe ที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นสารตั้งต้นสำหรับเตรียมฟิล์มบางของสารกึ่งตัวนำ (CdS)₁₋ₓ (ZnTe)ₓ และใช้ผงผลึกของสารกึ่งตัวนำ Cu₂S และ Sb₂S₃ ที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นสารตั้งต้นสำหรับเตรียมฟิล์มบางของสารกึ่งตัวนำ CuSbS₂ จากการศึกษาการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ พบว่าโครงสร้างผลึกของฟิล์มบาง (CdS)₁₋ₓ (ZnTe)ₓ ที่มีเศษส่วนโดยมวล (x) ตํ่ากว่า 0.2 จะเป็นแบบเฮ็กซะโกบัล ที่มีพีคการเลี้ยวเบนของระนาบ (002) โดดเด่นที่สุดในขณะที่กรณีเศษส่วนโดยโมล (x) ตั้งแต่ 0.8 จะมีโครงผลึกเป็นแบบคิวบิก และมีพีคการเลี้ยวเบนของระนาบ (111) ปรากฏโดดเด่นที่สุด สำหรับกรณีที่เศษส่วนโดยโมล (x) เป็น 0.4 และ 0.6 จะปรากฏเฟสคิวบิกและเฮ็กซะโกนัลเกิดร่วมกัน และความโดดเด่นของพีค (002) และ (111) จะลดลงส่วนเฟส CuSbS₂ ที่มีโครงผลึกเป็นแบบออร์โธรอมบิกจะเกิดขึ้นเมื่อฟิล์มบางได้รับการแอนนิลในบรรยากาศก๊าซไนโตรเจนบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิ 350 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 60 นาที อย่างไรก็ตาม มีเฟส Sb₂S₃ และ Cu₁.₈S ในปริมาณเล็กน้อยปรากฏร่วมด้วยลักษณะของผิวหน้าของฟิล์มบางของสารกึ่งตัวนำทั้งสองชนิด สามารถตรวจสอบโดยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดและกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม ค่าช่องว่างแถบพลังงานสามารถคำนวณได้จากสเปกตรัมการส่งผ่านแสง ทำการศึกษาสมบัติทางไฟฟ้าโดยการวัดปรากฏการณ์ฮอลล์ด้วยวิธีแวนเดอร์เพาว์ อีกทั้งยังได้ทำการประดิษฐ์รอยต่อวิวิธพันธ์ของฟิล์มบาง (CdS)₀.₉(ZnTe)₀.₁/CuSbS₂ เคลือบบนแผ่นฐานรองรับ ITO และทำการศึกษาสมบัติทางไฟ้ฟ้าโดยการวัดลักษณะเฉพาะของกระแสไฟ้ฟ้า-แรงดันไฟ้ฟ้า และวัดลักษณะเฉพาะความจุไฟ้ฟ้า-แรงดันไฟฟ้าภายใต้สภาวะไบแอสกลับทางสิ่งประดิษฐ์นี้สามารถตอบสนองต่อแสงจากหลอดฮาโลเจนและหลอดอัลตราไวโอเลตได้ดี นั่นหมายถึงว่าสิ่งประดิษฐ์นี้สามารถประยุกต์เป็นโฟโตไดโอดสำหรับตรวจวัดแสงขาวและแสงอัลตราไวโอเลตได้

Abstract: In this thesis, (CdS)₁₋ₓ (ZnTe)ₓ (0≤x≤1) and CuSbS2 thin films were deposited on slide glass substrate by vacuum thermal evaporation method. The sets of CdS, ZnTe and Cu₂S, Sb₂S₃ powders with high purity grade were used as the precursors for the first kind and for the second kind of desired films, respectively. The XRD patterns showed that (CdS)₁₋ₓ (ZnTe)ₓ thin films were crystallized in pure hexagonal phase with (002) preferred orientation at x ≤ 0.2. While, x ≥ 0.8, these films were crystallized in pure cubic phase with (111) preferred orientation. For the composition x = 0.4 and 0.6, the cubic and the hexagonal phases were found to coexist in the system and the films become less preferentially oriented. However, CuSbS₂ phase belonging to orthorhombic crystal structure with small trace of Sb2S3 and Cu1.8S phases was formed after the films were annealed at 350 °C in pure nitrogen atmosphere for 60 min. SEM, FESEM and AFM were used to study morphological features of the films. Energy gap values of the films were calculated from the optical transmission spectra. Electrical properties were performed by Hall effect measurements with van der Pauw configuration. In addition, we fabricated (CdS)₀.₉(ZnTe)₀.₁/CuSbS₂ heterojunction thin films by thermal evaporation method deposited on ITO substrate. Electrical properties of the heterojunction were investigated by meaning of I-V and C-V characterizations. Under reverse bias condition, it showed a good photo-response under illumination by ELH halogen and UV lamps. This behavior indicates that the device may be a suitable candidate for white light and UV light photodiode applications.

สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง. สำนักหอสมุดกลาง

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: Lifelong@kmitl.ac.th

Name: ฐิตินัย แก้วแดง

Role: อาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์

Email : thitinai.ga@kmitl.ac.th

Name: งามนิตย์ วงษ์เจริญ

Role: อาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์ร่วม

Email : ngamnit.wo@kmitl.ac.th

Created: 2562

Modified: 2021-11-03

Issued: 2564-11-03

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต (ฟิสิกส์ประยุกต์)

Level: ปริญญาโท

Descipline: ฟิสิกส์ประยุกต์

Grantor: สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง

©copyrights สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Fulltext Dusit Thueman.pdf	6.88 MB	3	2024-12-11 16:05:23

ใช้เวลา

0.029376 วินาที