MULTICAPAS DE SULFUROS SEMICONDUCTORES PARA LA PREPARACIÓN DE KESTERITAS

Abstract

Se prepararon películas de Cu2ZnSnS4 (CZTS) a partir de la sulfurización de apilamientos de ZnS/Sn/Cu obtenidos mediante el crecimiento secuencial de las capas por evaporación al alto vacío (< 5.0x10-5 Torr). Se encontró que el depósito de la capa de ZnS debe realizarse con calentamiento del sustrato siendo ca. 150 °C suficientes para evitar la formación de fracturas en la capa. Se varío la estequiometría del compuesto controlando las relaciones Cu/(Zn+Sn) y Zn/Sn mediante el control del espesor de las capas metálicas correspondientes. El proceso de sulfurización se realizó utilizando un sistema de transporte de vapor en espacio cerrado (CSVT) en atmósfera de azufre con temperaturas de 250°C y 520°C para el azufre y el sustrato respectivamente, con rampas de calentamiento de 10°C/s. Las películas fueron caracterizadas por difracción de rayos-X (XRD), microscopia electrónica de barrido (SEM) y análisis de dispersión de energía de rayos-X (EDAX). Se obtuvo la fase de kesterita CZTS después de la sulfurización de los apilamientos con proporciones de Cu-ricas y Zn/Snestequiométricas. Se observó también que el orden del apilamiento ZnS/Sn/Cu permite la difusión del S sin grandes pérdidas de Zn-Sn y sus respectivos sulfuros. Se observó, que la sulfurización a 250 °C convierte las capas de Cu y Sn en sus sulfuros correspondientes, CuS y SnS y que a una temperatura de 520°C, los sulfuros binarios se combinan por difusión para formar la fase kesterita del CZTS. Financiado por CONACYT 169108, 151679 y SIP 20144609