RU2533888C1 - Solution for hydrochemical sedimentation of semi-conductor films of indium sulphide - Google Patents

Solution for hydrochemical sedimentation of semi-conductor films of indium sulphide Download PDF

Info

Publication number
RU2533888C1
RU2533888C1 RU2013132671/04A RU2013132671A RU2533888C1 RU 2533888 C1 RU2533888 C1 RU 2533888C1 RU 2013132671/04 A RU2013132671/04 A RU 2013132671/04A RU 2013132671 A RU2013132671 A RU 2013132671A RU 2533888 C1 RU2533888 C1 RU 2533888C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
indium
iii
solution
sulfide
deposition
Prior art date
Application number
RU2013132671/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Филиппович Марков
Станислав Сергеевич Туленин
Лариса Николаевна Маскаева
Михаил Владимирович Кузнецов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Priority to RU2013132671/04A priority Critical patent/RU2533888C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2533888C1 publication Critical patent/RU2533888C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: solution contains indium (III) salt, tartaric acid, thioacetamide, hydroxylamine hydrochloride with the following reagent concentration, mol/l: indium(III) salt - 0.01-0.2; thioacetamide - 0.01-0.5; tartaric acid - 0.005-0.2; hydroxylamine hydrochloride - 0.005-0.15.
EFFECT: invention makes it possible to obtain films of indium sulphide, which are characterised by higher values of thickness with the simultaneous preservation of high quality of the film surface.
1 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области полупроводникового материаловедения, а именно к технологии получения изделий оптоэлектроники и солнечной энергетики, и может быть использовано при изготовлении фотоприемных устройств и преобразователей солнечного излучения. Техническим результатом изобретения является получение тонких полупроводниковых пленок сульфида индия(III) методом химического осаждения из водных растворов, характеризующимся более высокой производительностью и простотой аппаратурного оформления.The invention relates to the field of semiconductor materials science, and in particular to a technology for producing optoelectronics and solar energy products, and can be used in the manufacture of photodetectors and solar radiation converters. The technical result of the invention is the production of thin semiconductor films of indium (III) sulfide by the method of chemical deposition from aqueous solutions, characterized by higher productivity and simplicity of hardware design.

Сульфид индия(III) благодаря своим свойствам широко используется в оптоэлектронике, в частности, при создании преобразователей солнечного излучения в качестве верхнего буферного слоя, заменяя, таким образом, экологически небезопасный сульфид кадмия, а при получении такого перспективного материала, как дисульфид меди(I) - сульфид индия CuInS2 (CIS), он выступает в качестве основы этого соединения.Due to its properties, indium (III) sulfide is widely used in optoelectronics, in particular, when creating solar radiation converters as an upper buffer layer, thus replacing environmentally unsafe cadmium sulfide, and when producing such a promising material as copper (I) disulfide - Indium sulfide CuInS 2 (CIS), it acts as the basis of this compound.

Особенно актуальной остается проблема повышения эффективности солнечных элементов. Одним из путей ее решения является обеспечение более полного поглощения излучения в первую очередь за счет увеличения толщины полупроводникового слоя. Показано [Косяченко Л.А., Грушко Е.В., Микитюк Т.И. Поглощательная способность полупроводников, используемых в производстве солнечных панелей. ФТП. 2012. Т. 46. №4. С. 482-486], что практически полное поглощение CIS фотонов в солнечном излучении достигается при толщине слоя от 1 до 2-3 мкм.Particularly relevant is the problem of increasing the efficiency of solar cells. One of the ways to solve it is to ensure more complete absorption of radiation, primarily due to an increase in the thickness of the semiconductor layer. Shown [Kosyachenko L.A., Grushko E.V., Mikityuk T.I. Absorption capacity of semiconductors used in the manufacture of solar panels. FTP. 2012.V. 46. No. 4. P. 482-486], that almost complete absorption of CIS photons in solar radiation is achieved at a layer thickness of 1 to 2-3 microns.

Толщина слоя функционального элемента на основе сульфида индия(III) оказывает непосредственное влияние на к.п.д. солнечного преобразователя и обеспечение эффективной теплопередачи. Для получения качественных CIS структур технологически проще и экономически выгоднее нанесение слоя сульфида индия(III) в одну технологическую стадию.The layer thickness of the functional element based on indium (III) sulfide has a direct effect on the efficiency solar transducer and providing efficient heat transfer. To obtain high-quality CIS structures, it is technologically simpler and more economical to apply a layer of indium (III) sulfide in one technological stage.

Известно несколько безрастворных малоэффективных технологических приемов получения тонких пленок сульфид индия(III). К ним относятся: распыление раствора тиомочевинного комплекса соли индия(III) с последующим его пиролизом на нагретой подложке [John T.T. et. al. Modification in cell structure for better performance of spray pyrolysed CuInS2/In2S3 thin film solar cell. Appl. Phys. A. 2006. V. 82. P. 703-707], получение сульфида индия(III) с сульфидизацией слоя металла в атмосфере сероводорода H2S [Yoosuf R., Jayaraj M.K. Optical and photoelectrical properties of β-In2S3 thin films prepared by two-stage process. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2005. V. 89. P. 85-94], химическое осаждение из паровой фазы и послойная атомная эпитаксия [Sterner J., Malmstrom J., Stolt L. Study on ALD In2S3/Cu(In,Ga)Se2 interface formation. Prog. Photovolt: Res. Appl. 2005. V. 13. P. 179-193]. Но технологически простым, не требующим высоких температур и вакуума является гидрохимическое осаждение пленок [Марков В.Ф., Маскаева Л.Н., Иванов П.Н. Гидрохимическое осаждение пленок сульфидов металлов: моделирование и эксперимент. Ек.: УрО РАН. 2006. 218 с.].Several non-solvent, inefficient technological methods for producing thin films of indium (III) sulfide are known. These include: spraying a solution of a thiourea complex of indium (III) salt followed by pyrolysis on a heated substrate [John TT et. al. Modification in cell structure for better performance of spray pyrolysed CuInS 2 / In 2 S 3 thin film solar cell. Appl. Phys. A. 2006. V. 82. P. 703-707], production of indium (III) sulfide with sulfidization of a metal layer in an atmosphere of hydrogen sulfide H 2 S [Yoosuf R., Jayaraj MK Optical and photoelectrical properties of β-In 2 S 3 thin films prepared by two-stage process. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2005. V. 89. P. 85-94], chemical vapor deposition and layered atomic epitaxy [Sterner J., Malmstrom J., Stolt L. Study on ALD In 2 S 3 / Cu (In, Ga) Se 2 interface formation. Prog. Photovolt: Res. Appl. 2005. V. 13. P. 179-193]. But the technologically simple, not requiring high temperatures and vacuum is the hydrochemical deposition of films [Markov VF, Maskaeva LN, Ivanov PN Hydrochemical deposition of metal sulfide films: modeling and experiment. Ek .: Ural Branch of the Russian Academy of Sciences. 2006.218 p.].

Раствор для гидрохимического синтеза слоев сульфида индия(III) включает в себя соль индия(III), играющую роль поставщика ионов In3+, халькогенизатор как источник ионов серы S2- и различные добавки, обеспечивающие регулирование скорости осаждения слоя. Наибольшую сложность представляет собой подбор рабочей рецептуры реакционной смеси и содержание в ней ее компонентов.The solution for the hydrochemical synthesis of indium (III) sulfide layers includes an indium (III) salt, which plays the role of a supplier of In 3+ ions, a chalcogenizer as a source of S 2– sulfur ions, and various additives that control the deposition rate of the layer. The greatest difficulty is the selection of the working formulation of the reaction mixture and the content of its components in it.

Известно несколько аналогов изобретения, в основе которых лежит метод гидрохимического осаждения тонких пленок сульфида индия(III). Так, например, в [Патент ЕПВ №ЕР 2216824 В1, кл. H01L 31/0749, H01L 31/18, опубл. 2012] раствор осаждения имеет в составе хлорид индия(III) и халькогенизатор - тиоацетамид CH3CSNH2 (TAA). Значение рН реакционной смеси контролируется добавками соляной кислоты и едкого натра в приделах от 1 до 12 при температуре осаждения 60°C. Авторы патента отмечают сильное влияние кислотности среды на процесс получения качественных слоев сульфида индия(III) и указывают на то, что оптимальной является область рН от 1 до 3,5 единиц.Several analogues of the invention are known, which are based on the method of hydrochemical deposition of thin films of indium (III) sulfide. So, for example, in [EPO Patent No.EP 2216824 B1, cl. H01L 31/0749, H01L 31/18, publ. 2012] the precipitation solution contains indium (III) chloride and a chalcogenizer - thioacetamide CH 3 CSNH 2 (TAA). The pH of the reaction mixture is controlled by the addition of hydrochloric acid and sodium hydroxide in the aisles from 1 to 12 at a deposition temperature of 60 ° C. The authors of the patent note a strong influence of the acidity of the medium on the process of obtaining high-quality layers of indium (III) sulfide and indicate that the optimal pH range is from 1 to 3.5 units.

В работе [Kale S.S. et. al. A comparative photo-electrochemical study of In2O3/In2S3 multilayer thun films. Materials Science and Engineering B. 2006. V. 133. P. 222-225] получение тонких пленок In2S3 проводится также в слабокислой среде по причине осаждения гидроксида индия при рН выше 3,6, которое затрудняет процесс образования пленки сульфида. В качестве халькогенизатора в работе также был использован ТАА. Для снижения рН реакционной смеси до 2,35-2,45 единиц в раствор вводилась добавка уксусной кислоты. В условиях кислой среды (при рН<3) кисло-каталитический процесс гидролиза тиоацетамида проходит до образования ацетамида, который затем также гидролизуется, и сероводорода. При этом скорость гидролиза сильно зависит от температуры, концентрации кислоты и тиоацетамида в растворе, на что указывают авторы работы. Гидролиз сероводорода проходит ступенчато с образованием сульфид-ионов, которые при взаимодействии с ионами индия(III) образуют сульфид индия(III).In [Kale SS et. al. A comparative photo-electrochemical study of In 2 O 3 / In 2 S 3 multilayer thun films. Materials Science and Engineering B. 2006. V. 133. P. 222-225] the preparation of thin films of In 2 S 3 is also carried out in a slightly acidic environment due to the precipitation of indium hydroxide at pH above 3.6, which complicates the process of formation of a sulfide film. TAA was also used as a chalcogenizer in the work. To reduce the pH of the reaction mixture to 2.35-2.45 units, an addition of acetic acid was introduced into the solution. Under acidic conditions (at pH <3), the acid-catalytic process of hydrolysis of thioacetamide proceeds to the formation of acetamide, which is then also hydrolyzed, and hydrogen sulfide. In this case, the hydrolysis rate strongly depends on temperature, the concentration of acid and thioacetamide in solution, as the authors of the work indicate. Hydrolysis of hydrogen sulfide proceeds stepwise with the formation of sulfide ions, which, when reacted with indium (III) ions, form indium (III) sulfide.

Для осаждения полупроводникового слоя сульфида индия(III) в [Yahmadi В. et. al. Structural analysis of indium sulphide thin films elaborated by chemical bath deposition. Thin Solid Films. 2005. V. 473. P. 201-207] использовали раствор содержащий хлорид индия(III), уксусную кислоту и тиоацетамид. Осаждение проводили при 70°C в течение 90 мин. Обработанные стеклянные подложки вертикально устанавливались в герметичные реакторы, которые помещались в термостат. Полученные пленки сульфида индия(III) имели светло-желтый цвет. Следует отметить, что толщина осажденных слоев не превышала 680 нм при значительном времени синтеза и сравнительно больших концентрациях халькогенизатора в смеси.For the deposition of a semiconductor layer of indium (III) sulfide in [Yahmadi B. et. al. Structural analysis of indium sulphide thin films elaborated by chemical bath deposition. Thin Solid Films. 2005. V. 473. P. 201-207] used a solution containing indium (III) chloride, acetic acid and thioacetamide. Precipitation was carried out at 70 ° C for 90 min. The processed glass substrates were vertically mounted in sealed reactors, which were placed in a thermostat. The resulting indium (III) sulfide films were light yellow in color. It should be noted that the thickness of the deposited layers did not exceed 680 nm with a significant synthesis time and relatively high concentrations of the chalcogenizer in the mixture.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является раствор осаждения полупроводникового слоя сульфида индия(III), взятый авторами в качестве прототипа [Патент US №20130017322, кл. С23С 18/1233, С23С 18/125, С23С 18/1241, С23С 18/1245, С23С 18/1204, опубл. 2013]. В прототипе использовался следующий состав раствора осаждения In2S3:Closest to the proposed invention is a solution of deposition of a semiconductor layer of indium sulfide (III), taken by the authors as a prototype [US Patent No. 201330017322, class. С23С 18/1233, С23С 18/125, С23С 18/1241, С23С 18/1245, С23С 18/1204, publ. 2013]. In the prototype, the following composition of the In 2 S 3 deposition solution was used:

- соль индия(III) - 0.025-0.1 М;- indium (III) salt - 0.025-0.1 M;

- комплексообразующий агент (винная кислота) 0.01-0.5 М;- complexing agent (tartaric acid) 0.01-0.5 M;

- тиоацетамид - 0.01-1.0 М.- thioacetamide - 0.01-1.0 M.

Осаждение проводили на стеклянные, металлические и полимерные подложки в температурном интервале от 25 до 65°C в течение 30-105 мин. Растворы готовили на основе деионизированной воды последовательным растворением комплексообразующего агента и соли индия. После чего приливали раствор тиоацетамида. Значение рН раствора задавалось от 1 до 3 во избежание образования гидроокиси индия(III). Важную роль авторы патента отводят комплексообразующему агенту, в роли которого могут выступать винная, янтарная, лимонная и малоновая кислоты, которые образуют хилатные комплексы с индием различной прочности в зависимости от расстояния между карбоксильными группами. Соответственно, чем оно меньше, тем прочнее комплекс с ионами металла, и, следовательно, рост пленки замедляется.Deposition was carried out on glass, metal, and polymer substrates in the temperature range from 25 to 65 ° C for 30–105 min. Solutions were prepared on the basis of deionized water by sequential dissolution of the complexing agent and indium salt. Then a solution of thioacetamide was poured. The pH of the solution was set from 1 to 3 in order to avoid the formation of indium (III) hydroxide. The authors of the patent assign an important role to a complexing agent, which may be tartaric, succinic, citric and malonic acids, which form chilate complexes with indium of various strengths depending on the distance between carboxyl groups. Accordingly, the smaller it is, the stronger the complex with metal ions, and, therefore, film growth slows down.

Стеклянные подложки для осаждения сульфида индия(III) предварительно обрабатывались, после чего лицевой стороной вниз устанавливались в герметичные реакторы, которые помещались в водяной термостат.Glass substrates for the deposition of indium (III) sulfide were pretreated, after which they were installed face down in sealed reactors, which were placed in a water thermostat.

Полученные на подложках пленки сульфида индия(III) светло-желтого цвета имели толщину от 30 до 130 нм. Как таковой механизм образования In2S3 в патенте не описан, но предположительно оно проходило следующим образом с учетом протекания реакций (где InLx - хилатный комплекс с индием):The light yellow colored indium (III) sulfide films obtained on the substrates had a thickness of 30 to 130 nm. As such, the mechanism of the formation of In 2 S 3 is not described in the patent, but presumably it was carried out as follows taking into account the reaction (where InL x is a chilate complex with indium):

3CH3CSNH2+2InLx+6H2O→In2S3+2xL+3CH3COO-+3NH4++6H+ 3CH 3 CSNH 2 + 2InL x + 6H 2 O → In 2 S 3 + 2xL + 3CH 3 COO - + 3NH 4 + + 6H +

CH3CSNH2+2H3O+↔CH3CONH2+H2S+2H2OCH 3 CSNH 2 + 2H 3 O + ↔CH 3 CONH 2 + H 2 S + 2H 2 O

CH3CONH2+H2O↔СН3СОО-+NH4+ CH 3 CONH 2 + H 2 OCHCH 3 COO - + NH 4 +

H2S+H2O↔HS-+H2O+ H 2 S + H 2 OHS - + H 2 O +

InLx↔In3++xLInL x ↔In 3+ + xL

2In3++3HS-+3H2O→In2S3+3H3O+ 2In 3+ + 3HS - + 3H 2 O → In 2 S 3 + 3H 3 O +

Следует отметить, что полученные слои In2S3 имели хорошую однородность и качество поверхности при значительном времени синтеза до 105 мин. Толщина осажденных слоев при этом не превышала 130 нм.It should be noted that the obtained In 2 S 3 layers had good uniformity and surface quality with a significant synthesis time of up to 105 min. The thickness of the deposited layers did not exceed 130 nm.

Задачей изобретения является получение пленок сульфида индия(III), характеризующихся более высокими величинами толщин при одновременном сохранении высокого качества поверхности пленок.The objective of the invention is to obtain films of indium sulfide (III), characterized by higher thicknesses while maintaining high surface quality of the films.

Поставленная задача достигается тем, что для изготовления пленок сульфида индия(III) предложен раствор реакционной смеси, в составе которого помимо соли индия(III), винной кислоты и тиоацетамида дополнительно содержится гидроксиламин солянокислый. Осаждение пленок сульфида индия(III) осуществляется на подложки из диэлектрических материалов (ситалла, стекла) из раствора, концентрации компонентов которого находятся в следующих концентрационных пределах, моль/л:The problem is achieved by the fact that for the manufacture of films of indium (III) sulfide, a solution of the reaction mixture is proposed, which in addition to indium (III) salt, tartaric acid and thioacetamide additionally contains hydroxylamine hydrochloride. The deposition of indium (III) sulfide films is carried out on substrates of dielectric materials (glass, glass) from a solution, the concentration of components of which are in the following concentration ranges, mol / l:

соль индия(III) 0,01-0,2;indium (III) salt 0.01-0.2;

тиоацетамид 0,01-0,5;thioacetamide 0.01-0.5;

винная кислота 0,005-0,2;tartaric acid 0.005-0.2;

гидроксиламин солянокислый 0,005-0,15.hydroxylamine hydrochloride 0.005-0.15.

Процесс ведут в слабокислом растворе при температуре 60-95°C в течение 30-180 мин. Получаемые слои сульфида индия(III) имеют хорошую адгезию к подложкам и зеркальную поверхность. Их толщина значительно превышает значения, характерные для используемого раствора прототипа, и составляет от 0,4 до 2,2 мкм.The process is conducted in a slightly acidic solution at a temperature of 60-95 ° C for 30-180 minutes. The resulting indium (III) sulfide layers have good adhesion to substrates and a mirror surface. Their thickness significantly exceeds the values characteristic of the used solution of the prototype, and ranges from 0.4 to 2.2 microns.

Сущность настоящего изобретения состоит в том, что вводимые добавки гидроксиламина солянокислого и винной кислоты в сравнении с прототипом изменяют кинетику процесса осаждения в направлении, обеспечивающем рост толщины осаждаемых слоев. Гидроксиламин, являясь сильным восстановителем, ускоряет процесс осаждения, оказывая влияние на скорость гидролиза тиоацетамида. Винная кислота выполняет двойную роль: во-первых, это комплексообразующий агент для ионов In3+ со следующими значениями констант нестойкости комплексов InTart+ (pkн=4,5), InTart- (pkн=7,58), а во-вторых, являясь относительно слабой кислотой, за счет процесса гидролиза она повышает буферную емкость реакционной смеси, поддерживая рН раствора на определенном уровне на протяжении практически всего процесса осаждения.The essence of the present invention lies in the fact that the introduced additives of hydroxylamine hydrochloric acid and tartaric acid in comparison with the prototype change the kinetics of the deposition process in the direction that provides an increase in the thickness of the deposited layers. Hydroxylamine, being a strong reducing agent, accelerates the deposition process, affecting the rate of hydrolysis of thioacetamide. Tartaric acid has a double role: firstly, it is a complexing agent for In 3+ ions with the following instability constants of the InTart + complexes (pk n = 4.5), InTart - (pk n = 7.58), and secondly Being a relatively weak acid, due to the hydrolysis process, it increases the buffer capacity of the reaction mixture, maintaining the pH of the solution at a certain level throughout almost the entire deposition process.

Были проведены исследования, доказывающие получение указанного технического результата заявленным способом.Studies have been conducted proving the receipt of the specified technical result of the claimed method.

Пример 1.Example 1

Подложку (из диэлектрического или проводящего материала) предварительно тщательно протирали ватным тампоном, смоченным в растворе кальцинированной соды, промывают водой, травят в 2-8%-ном растворе плавиковой кислоты в течение 7-10 сек, промывают дистиллированной водой. Затем подложку обрабатывают в хромовой смеси в течение 20 мин при 70°C, тщательно промывают дистиллированной водой. Подготовленную подложку помещают в ванну (реактор) с раствором для химического осаждения пленки сульфида индия(III), приготовленного следующим образом.The substrate (made of dielectric or conductive material) was thoroughly wiped with a cotton swab dipped in a solution of soda ash, washed with water, etched in a 2-8% solution of hydrofluoric acid for 7-10 seconds, washed with distilled water. Then the substrate is treated in a chromium mixture for 20 min at 70 ° C, washed thoroughly with distilled water. The prepared substrate is placed in a bath (reactor) with a solution for the chemical deposition of an indium (III) sulfide film prepared as follows.

К 1,5 мл 1,25 М раствора нитрата индия(III) приливают 1 мл 1 М раствора винной кислоты, добавляют необходимое количество воды, приливают 0,5 мл 4,66 М раствора гидроксиламина солянокислого и в конце приливают 2 мл 1 М раствора тиоацетамида. Процесс осаждения ведут при 80°C в течение 60 мин. В результате получают желто-оранжевую пленку толщиной 1,1 мкм. Данные рентгеновских исследований и элементный анализ пленок показали, что состав и структура полученных слоев соответствует фазе сульфида индия(III).To 1.5 ml of a 1.25 M solution of indium (III) nitrate, 1 ml of a 1 M solution of tartaric acid is poured, the required amount of water is added, 0.5 ml of a 4.66 M solution of hydroxylamine hydrochloric acid are added, and finally 2 ml of a 1 M solution are added thioacetamide. The deposition process is carried out at 80 ° C for 60 minutes The result is a yellow-orange film with a thickness of 1.1 μm. X-ray data and elemental analysis of the films showed that the composition and structure of the obtained layers corresponds to the phase of indium (III) sulfide.

Пример 2.Example 2

Подготовку подложки проводили в соответствии с примером 1. Далее к 2 мл 1,5 М раствора хлорида индия(III) приливают 2 мл 1 М раствора винной кислоты, добавляют необходимое количество воды, приливают 1 мл 4,66 М раствора гидроксиламина солянокислого и в конце приливают 4 мл 1 М раствора тиоацетамида. Процесс осаждения ведут при 80°C в течение 120 мин. В результате получают желто-оранжевую пленку толщиной 1,5 мкм. Данные рентгеновских исследований и элементный анализ пленок показали, что состав и структура полученных слоев соответствует фазе сульфида индия(III).The preparation of the substrate was carried out in accordance with Example 1. Next, 2 ml of a 1 M solution of tartaric acid were added to 2 ml of a 1.5 M solution of indium (III) chloride, the required amount of water was added, 1 ml of a 4.66 M solution of hydroxylamine hydrochloric acid was added, and finally pour 4 ml of a 1 M solution of thioacetamide. The deposition process is carried out at 80 ° C for 120 minutes The result is a yellow-orange film with a thickness of 1.5 μm. X-ray data and elemental analysis of the films showed that the composition and structure of the obtained layers corresponds to the phase of indium (III) sulfide.

Полученные значения толщин пленок In2S3, синтезированных из заявляемой реакционной смеси при варьировании ее компонентного состава и условий осаждения, приведены в таблице:The obtained thicknesses of the In 2 S 3 films synthesized from the inventive reaction mixture by varying its component composition and deposition conditions are shown in the table:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Из приведенной таблицы видно, что наибольшая толщина пленок получена при условиях осаждения, соответствующих примеру а. В этом случае толщина осажденного слоя в 15-70 раз превышает толщину пленок по прототипу (прототип). Максимальные значения толщин слоев могут быть достигнуты при увеличении времени осаждения. Увеличение концентрации тиоацетамида до 0,6 моль/л или уменьшение концентраций соли индия и винной кислоты до 0,001 моль/л в реакционной смеси отрицательно сказывается на толщине слоев (примеры б, д, ж). Увеличение концентраций последних двух реагентов может привести либо к обильному выпадению осадка сульфида индия без образования пленки, либо к отсутствию образования твердой фазы. Снижение температуры синтеза значительно замедляет процесс (пример в), тогда как ее повышение процесс ускоряет (пример г). Это сказывается как на толщине слоев, так и на качестве их поверхности. Повышение концентрации гидроксиламин солянокислого (пример е) затрудняет формирование пленки на подложке.It can be seen from the table that the largest film thickness was obtained under deposition conditions corresponding to example a. In this case, the thickness of the deposited layer is 15-70 times greater than the thickness of the films of the prototype (prototype). The maximum layer thicknesses can be achieved by increasing the deposition time. An increase in the concentration of thioacetamide to 0.6 mol / L or a decrease in the concentration of indium salt and tartaric acid to 0.001 mol / L in the reaction mixture negatively affects the thickness of the layers (examples b, d, g). An increase in the concentrations of the last two reagents can lead either to an abundant precipitation of indium sulfide without the formation of a film, or to the absence of the formation of a solid phase. A decrease in the synthesis temperature significantly slows down the process (example c), while its increase accelerates the process (example d). This affects both the thickness of the layers and the quality of their surface. An increase in the concentration of hydroxylamine hydrochloride (example e) makes it difficult to form a film on a substrate.

Таким образом, заявляемый раствор для гидрохимического осаждения позволяет в одну технологическую стадию получать пленки сульфида индия(III), толщина которых значительно превышает слои, осаждаемые по прототипу.Thus, the inventive solution for hydrochemical deposition allows in one technological stage to obtain films of indium sulfide (III), the thickness of which significantly exceeds the layers deposited by the prototype.

Claims (1)

Раствор для гидрохимического осаждения полупроводниковых пленок сульфида индия(III), содержащий соль индия(III), винную кислоту и тиоацетамид, отличающийся тем, что раствор дополнительно содержит гидроксиламин солянокислый при следующих концентрациях реагентов, моль/л:
соль индия(III) 0,01-0,2 тиоацетамид 0,01-0,5 винная кислота 0,005-0,2 гидроксиламин солянокислый 0,005-0,15
A solution for the hydrochemical deposition of semiconductor films of indium (III) sulfide, containing an indium (III) salt, tartaric acid and thioacetamide, characterized in that the solution additionally contains hydrochloric acid hydrochloramine at the following reagent concentrations, mol / l:
indium (III) salt 0.01-0.2 thioacetamide 0.01-0.5 wine acid 0.005-0.2 hydroxylamine hydrochloride 0.005-0.15
RU2013132671/04A 2013-07-15 2013-07-15 Solution for hydrochemical sedimentation of semi-conductor films of indium sulphide RU2533888C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013132671/04A RU2533888C1 (en) 2013-07-15 2013-07-15 Solution for hydrochemical sedimentation of semi-conductor films of indium sulphide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013132671/04A RU2533888C1 (en) 2013-07-15 2013-07-15 Solution for hydrochemical sedimentation of semi-conductor films of indium sulphide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2533888C1 true RU2533888C1 (en) 2014-11-27

Family

ID=53382868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013132671/04A RU2533888C1 (en) 2013-07-15 2013-07-15 Solution for hydrochemical sedimentation of semi-conductor films of indium sulphide

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2533888C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2216824A2 (en) * 2002-03-26 2010-08-11 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Compound thin-film solar cell and process for producing the same
US20130017322A1 (en) * 2011-07-12 2013-01-17 Chung-Shin Wu Method for forming an indium (iii) sulfide film

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2216824A2 (en) * 2002-03-26 2010-08-11 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Compound thin-film solar cell and process for producing the same
US20130017322A1 (en) * 2011-07-12 2013-01-17 Chung-Shin Wu Method for forming an indium (iii) sulfide film

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Марков В.Ф. и др., Гидрохимическое осаждение пленок сульфидов металлов: моделирование и эксперимент, Екатеринбург: УрО РАН, 2006, 218 с, с.10 *
Марков В.Ф. и др., Состав и субмикронная структура химически осажденных на ситалловых подложках пленок Cu2Se-InSe3, Письма в ЖТФ, 2012, т. 38, вып. 6, с. 77-82. YAHMADI B. et al, Structural analysis of indium sulphide thin films elaborated by chemical bath deposition, Thin Solid Films, 2005, v. 473, p.201-207. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9312409B2 (en) Ink for producing compound semiconductor thin film, compound semiconductor thin film produced using the ink, solar cell having compound semiconductor the thin film, and process for producing solar cell
KR101757897B1 (en) Bath deposition solution for wet-chemical deposition of a metal sulfide layer and related production method
Zhong et al. Characterization of the ZnS thin film buffer layer for Cu (In, Ga) Se2 solar cells deposited by chemical bath deposition process with different solution concentrations
Li et al. Effect of [Zn]/[S] ratios on the properties of chemical bath deposited zinc sulfide thin films
Seo et al. Effect of sulfur and copper amounts in sol–gel precursor solution on the growth, crystal properties, and optical properties of Cu 2 ZnSnS 4 films
Higareda-Sánchez et al. Evaluation of pH and deposition mechanisms effect on tin sulfide thin films deposited by chemical bath deposition
CN108550642B (en) Preparation method of copper-zinc-tin-sulfur film
CN1915803A (en) Method for preparing polycrystalline Nano film of zinc selenide
RU2533888C1 (en) Solution for hydrochemical sedimentation of semi-conductor films of indium sulphide
CN111755323B (en) Preparation method of copper zinc tin sulfur solar cell absorption layer film
RU2617168C1 (en) Solution for hydrochemical precipitation of semiconductor films of indium selenide
Valdés et al. Cu 2 ZnSnS 4 thin films prepared by sulfurization of co-electrodeposited metallic precursors
Bian et al. Study of chemical bath deposition of ZnS thin films with substrate vibration
JP6169283B2 (en) Morpholine bath and method for chemically depositing layers
CN114105223B (en) Method for improving nickel oxide film characteristics
KR101116705B1 (en) Solution phase preparation method of cigs thin film and cigs thin film prepared thereby
Hafaifa et al. Effect of the Substrate on the Structural Properties of Cu2ZnSnS4 Thin Films Synthesized by Electrodeposition
Han et al. Influence of pH value on PbS thin films prepared by electrodeposition
Abdullah et al. Optical and structural properties of ZnS thin films grown by CBD technique
CN114899279B (en) Preparation method of modified copper zinc tin sulfur precursor solution and thin film solar cell
KR101114635B1 (en) Preparation method of cadmium telluride thin film for solar cell using spray process
JP6121791B2 (en) Aqueous composition, metal sulfide thin film, metal sulfide particles, and photoelectric conversion element
JP6184602B2 (en) Persulfate bath and method for chemically depositing layers
TURGUT et al. The Influence of Layer Number on Properties of Cu2ZnSnS4 Films
Misra et al. Chemical bath deposition and laser annealing: A low cost fast process for depositing CdTe thin films

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150716