CdCr₂S₄ İnce Filmlerin Çözelti Molaritesinin Yapısal ve Optiksel Özellikleri Üzerindeki Etkileri

Farklı molarite değerlerinde saydam kadmiyum kromiyum sülfat çözeltisi [CdCr2S4, (CCS)] cam altlıkların yüzeyi üzerine kimyasal banyo yöntemi ile kaplanmıştır. Yapısal analiz, film kalınlığı, elemental komposizyon analizi ve yüzey morfolojisi için X-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağıtıcı X-ışını spektrometresi ve atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ölçüm teknikleri kullanılmıştır. Filmlerin optik özelliklerini belirlemek için UV-1800 spektrum analiz cihazı kullanılmıştır. XRD sonuçlarından, ince film örneklerinde molarite arttıkça pik şiddetinde azalma olduğu görülmüştür. AFM sonuçları, molarite arttıkça filmlerin oluşturduğu yüzey yapısının iki boyutlu yapıdan (2B), üç boyutlu (3B) yapıya geçtiğini göstermiştir. Parçacık büyüklüğü molarite ile doğru orantılı olarak değişmiştir. CCS ince filmlerinin optik ölçümleri, yasak bant optik enerji aralıklarının 2,6 – 2,7 eV aralığında değiştiğini göstermiştir. Optik bant enerji aralığındaki enerji kaymasında kuantum kafesleme etkisinin bir sonucu olduğu fikri öne sürülmüştür.

Anahtar Kelimeler:

CdCr2S4 ince filmleri, Kimyasal banyo yöntemi; Kuantum kafesleme etkisi

PDF

___

[1] Kale, S.S., Lokhande, C.D. 2000. Thickness-dependent properties of chemically deposited CdSe thin films. Materials Chemistry and Physics 62, 103.
[2] Golik,L., Grigorovitch,S.M., Elinson, M.I., Kunkova, Z.E., Ukrainkys, V.M. 1975. Proceedings of the 3rdInt. Conf.on Thin Films,Basic Problems, Applications and Trends 25–29 August, Budapest,Hungary, P17.
[3] Thanikaikarasan,S .,T.Mahalingam,T. ,Sundaram, K., Kim,T., Kim, Y.D., Velumani, S. 2009. Electrochemical Deposition and Characterization of Cd-Fe-Se Thin Films. Advanced Materials Research 68, 69–76.
[4] Boyraz, C., Urfa, Y. 2015. Effect of solution molarity on microstructural and optical properties of CdCr2S4thin films. Materials Science in Semiconductor Processing, 36, 1–6.
[5] Thanikaikarasan,S.,Mahalingam,T.,Sundaram,K., Kathalingam, A., Kim, Y.D., Kim, T. 2009. Growth and characterization of electro synthesized iron selenide thin film. Vacuum, 83, 1066–1072.
[6] Weber,S., Lunkenheimer,P.,Fichtl,R.,Hemberger, J.,Tsurkan, V.,Loidl. 2006. Colossal Magneto capacitance and Colossal Magnetoresistance in HgCr2S4. A., Physical Review Letters, 96, 157202.
[7] Ramirez, A. P., Cava, R. C., Krajewski, J. 1997. Colossal magnetoresistance in Cr-based chalcogenide spinels. Nature, 386, 156-159.
[8] Hemberger, J., Lunkenheimer, P., Fichtl, R., KrugvonNidda, H. A., Tsurkan, V., Loidl, A. 2005.Multiferroic behavior in CdCr2X4 (X = S, Se). Nature,434, 364 –367.
[9] Krohns, S., Schrettle, F., Lunkenheimer, P., Tsurkan, V., Loidl, A. 2008. Colossal magneto capacitive effect in differently synthesized and doped CdCr2S4 . Physica B 403, 4224-4227.
[10] Sun, C. P., Lin, C. C., Her, J. L., Ho, J. C., Taran, S., Berger, H., Chaudhuri, B. K., Yang, H. D. 2009. Field-dependent dielectric and magnetic properties in multiferroic CdCr2S4 Physical Review B, 79, 214116.
[11] Tsurkan,V., Ehlers,D., Felea,V., Krug von Nidda, H.A., Loidl,A. 2013. Critical magnetic behavior of ferromagnetic CdCr2S4. Physical Review B, 88, 144417.
[12] Radautsan,S.I.,Tezlevan,V.E.,Nikiforov,K.G. 1980. Crystal growth and the influence of structural defects on the physical properties of CdCr2S4. Journal of Crystal Growth, 49, 67–70.
[13] Hartmann, O., Kalvius, G. M., Wappling, R., Günther, A., Tsurkan, V. 2013. Magnetic properties of the multiferroic chromium thio-spinels CdCr2S4and HgCr2S4 . European Physical Journal, B86, 148.
[14] Todkar, V. V., Mane, R. S., Lokhande, C. D., Pathan, H.M., Oh-Shim,J., Joo, Chung H., Yoon M.Y., Han, S.H. 2008. Structural and optical properties of chemically synthesized monodispersed CdCr2S4 films. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 69, 1802–1807.
[15] Safdar, A., Islam, M., Iftikhar, A., Aftab, A., Mujahid, M., Khalid. Y., Zhu, Y. 2016. Quantum confinement and size effects in Cu2ZnSnS4 thin films produced using solution processed ultrafine nanoparticles. Materials Science in Semiconductor Processing 41, 420–427.