Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 7/2021

06.03.2021

Structural, optical, and electronic characteristics of non-stoichiometric nanocadmium sulfide

verfasst von: Zein K. Heiba, Mohamed Bakr Mohamed, Noura M. Farag, Ali Badawi

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 7/2021

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Samples of non-stoichiometric nano-CdS1−x were synthesized by a simple thermolysis method by lowering the ratio of thiourea relative to cadmium acetate as starting precursors: Cd(Ac):(1 − x) thiourea (x = 0.0, 0.03, 0.05, and 0.1). X’pert HighScore Plus program manifested biphasic CdS (cubic and hexagonal), and the Rietveld analysis was utilized to match the structural and microstructure parameters of the formed samples. The possibility of formed CdS1−xOx alloy due to the sulfur deficiency is also examined using the Rietveld method. A high-resolution transmission electron microscope imaging exhibited nanosize particles with homogeneous morphology. Fourier transform infrared spectrometer was utilized to confirm the existence of O2 in CdS1−x matrix. The band-gap energies for CdS1−x are reduced below the values of energy gaps of CdS and CdO upon increasing the parameter (x) forming a band-gap “bowing.” The photoluminescence (PL) emitted visible colors depending on the amount of sulfur deficiency and excitation wavelength used. The maximum PL intensity observed in CdS0.9 sample confirmed the presents of oxygen inside the matrix. The influence of oxygen substitution or vacancies of sulfur on the electronic structure and optical features of CdS was also investigated applying density function calculations.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat N. Ojha, A. Bajpai, S. Kumar, J. Colloid Interface Sci. 585, 764 (2021) N. Ojha, A. Bajpai, S. Kumar, J. Colloid Interface Sci. 585, 764 (2021)
2.
Zurück zum Zitat Y.-Q. Wu, Y.-S. Zhao, W.-J. Meng, Y. Xie, J. Zhang, C.-J. He, D.-L. Zhao, Appl. Surf. Sci. 539, 148283 (2021) Y.-Q. Wu, Y.-S. Zhao, W.-J. Meng, Y. Xie, J. Zhang, C.-J. He, D.-L. Zhao, Appl. Surf. Sci. 539, 148283 (2021)
3.
Zurück zum Zitat R. Zeinodin, F. Jamali-Sheini, M. Cheraghizad, Mater. Sci. Semicond. Process. 123, 105501 (2021) R. Zeinodin, F. Jamali-Sheini, M. Cheraghizad, Mater. Sci. Semicond. Process. 123, 105501 (2021)
4.
Zurück zum Zitat M.A.R. Alaani, P. Koirala, P. Pradhan, A.B. Phillips, N.J. Podraza, M.J. Heben, R.W. Collins, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 221, 110907 (2021) M.A.R. Alaani, P. Koirala, P. Pradhan, A.B. Phillips, N.J. Podraza, M.J. Heben, R.W. Collins, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 221, 110907 (2021)
5.
Zurück zum Zitat J.J. Santaella, K. Critchley, S. Rodríguez-Bolívar, F.M. Gómez-Campos, Nanotechnology 32, 105204 (2021) J.J. Santaella, K. Critchley, S. Rodríguez-Bolívar, F.M. Gómez-Campos, Nanotechnology 32, 105204 (2021)
6.
Zurück zum Zitat R.P. Patila, M.A. Mahadika, W.-S. Chae, S.H. Choi, J.S. Jang, Appl. Surf. Sci. 539, 148267 (2021) R.P. Patila, M.A. Mahadika, W.-S. Chae, S.H. Choi, J.S. Jang, Appl. Surf. Sci. 539, 148267 (2021)
7.
Zurück zum Zitat S.Y. Ryu, J. Choi, W. Balcerski, T.K. Lee, M.R. Hoffmann, Ind. Eng. Chem. Res. 46, 7476 (2007) S.Y. Ryu, J. Choi, W. Balcerski, T.K. Lee, M.R. Hoffmann, Ind. Eng. Chem. Res. 46, 7476 (2007)
8.
Zurück zum Zitat P.Y. Kuang, P.X. Zheng, Z.Q. Liu, J.L. Lei, H. Wu, N. Li, T.Y. Ma, Small 12, 6735 (2016) P.Y. Kuang, P.X. Zheng, Z.Q. Liu, J.L. Lei, H. Wu, N. Li, T.Y. Ma, Small 12, 6735 (2016)
9.
Zurück zum Zitat D.B. Bharti, A.V. Bharati, A.V. Wankhade, Luminescence 33(8), 1445 (2018) D.B. Bharti, A.V. Bharati, A.V. Wankhade, Luminescence 33(8), 1445 (2018)
10.
Zurück zum Zitat P. Zhang, Y. Liu, B.Z. Tian, Y.S. Luo, J.L. Zhang, Catal. Today 281, 181 (2017) P. Zhang, Y. Liu, B.Z. Tian, Y.S. Luo, J.L. Zhang, Catal. Today 281, 181 (2017)
11.
Zurück zum Zitat Z.K. Heiba, M.B. Mohamed, N.G. Imam, J. Alloy. Compd. 618, 280 (2015) Z.K. Heiba, M.B. Mohamed, N.G. Imam, J. Alloy. Compd. 618, 280 (2015)
12.
Zurück zum Zitat A.H. Mueller, M.A. Petruska, M. Achermann, D. Werder, E. Akhadov, D. Koleske, M. Hoffbauer, V.I. Klimov, Nano Lett. 5(6), 1039 (2005) A.H. Mueller, M.A. Petruska, M. Achermann, D. Werder, E. Akhadov, D. Koleske, M. Hoffbauer, V.I. Klimov, Nano Lett. 5(6), 1039 (2005)
13.
Zurück zum Zitat R.L. Morales, O.Z. Angel, G.T. Delgado, Appl. Surf. Sci. 175e176 (2001) 562. R.L. Morales, O.Z. Angel, G.T. Delgado, Appl. Surf. Sci. 175e176 (2001) 562.
14.
Zurück zum Zitat R. Banerjee, R. Jayakrishnan, P. Ayyub, J. Phys. Condens. Matter 12(50), 10647 (2000) R. Banerjee, R. Jayakrishnan, P. Ayyub, J. Phys. Condens. Matter 12(50), 10647 (2000)
15.
Zurück zum Zitat Z.K. Heiba, M.B. Mohamed, M. Abdellatief, A.A. Albassam, Appl. Phys. A 126(7), 1 (2020) Z.K. Heiba, M.B. Mohamed, M. Abdellatief, A.A. Albassam, Appl. Phys. A 126(7), 1 (2020)
16.
Zurück zum Zitat Z.K. Heiba, M.B. Mohamed, N.Y. Mostafa, Appl. Phys. A 125(2), 132 (2019) Z.K. Heiba, M.B. Mohamed, N.Y. Mostafa, Appl. Phys. A 125(2), 132 (2019)
17.
Zurück zum Zitat K. Li, M. Han, R. Chen, S.-L. Li, S.-L. Xie, C. Mao, X. Bu, X.-L. Cao, L.-Z. Dong, P. Feng, Y.-Q. Lan, Adv. Mater. 28, 8906 (2016) K. Li, M. Han, R. Chen, S.-L. Li, S.-L. Xie, C. Mao, X. Bu, X.-L. Cao, L.-Z. Dong, P. Feng, Y.-Q. Lan, Adv. Mater. 28, 8906 (2016)
18.
Zurück zum Zitat Q. Shen, J. Xue, A. Mi, H. Jia, X. Liu, B. Xu, SC Adv. 3, 20930 (2013) Q. Shen, J. Xue, A. Mi, H. Jia, X. Liu, B. Xu, SC Adv. 3, 20930 (2013)
19.
Zurück zum Zitat F. Vaquero, J.L.G. Fierro, R.M.N. Yerga, Molecules 21, 401 (2016) F. Vaquero, J.L.G. Fierro, R.M.N. Yerga, Molecules 21, 401 (2016)
20.
Zurück zum Zitat S. Pandya, K. Rava, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 28, 18031 (2017) S. Pandya, K. Rava, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 28, 18031 (2017)
21.
Zurück zum Zitat R. Ferro, J.A. RodriAguez, O. Vigil, A. Morales-Acevedo, G. Contreras-Puente, Phys. Status Solidi 177, 477 (2000) R. Ferro, J.A. RodriAguez, O. Vigil, A. Morales-Acevedo, G. Contreras-Puente, Phys. Status Solidi 177, 477 (2000)
22.
Zurück zum Zitat S.V. Kahane, R. Sasikala, B. Vishwanadh, V. Sudarsan, S. Mahamuni, Int. J. Hydrogen Energy 38, 15012 (2013) S.V. Kahane, R. Sasikala, B. Vishwanadh, V. Sudarsan, S. Mahamuni, Int. J. Hydrogen Energy 38, 15012 (2013)
23.
Zurück zum Zitat N.K. Morozova, A.A. Kanakhin, I.N. Miroshnikova, V.G. Galstyan, Semiconductors 47, 1018 (2013) N.K. Morozova, A.A. Kanakhin, I.N. Miroshnikova, V.G. Galstyan, Semiconductors 47, 1018 (2013)
24.
Zurück zum Zitat F. Ballipinar, A.C. Rastogi, J. Appl. Phys. 121, 035302 (2017) F. Ballipinar, A.C. Rastogi, J. Appl. Phys. 121, 035302 (2017)
25.
Zurück zum Zitat L. Lutterotti, Nucl. Inst. Methods Phys. Res. B. 268, 334 (2010) L. Lutterotti, Nucl. Inst. Methods Phys. Res. B. 268, 334 (2010)
26.
Zurück zum Zitat J. Rodríguez-Carvajal, Physica B (Amsterdam, Neth.) 192, 55 (1993) J. Rodríguez-Carvajal, Physica B (Amsterdam, Neth.) 192, 55 (1993)
27.
Zurück zum Zitat J. Perdew, J.A. Chevary, S.H. Vosko, K.A. Jackson, M.R. Pederson, D.J. Singh, C. Fiolhais, Phys. Rev. B 46, 6671 (1992) J. Perdew, J.A. Chevary, S.H. Vosko, K.A. Jackson, M.R. Pederson, D.J. Singh, C. Fiolhais, Phys. Rev. B 46, 6671 (1992)
28.
Zurück zum Zitat J.P. Perdew, Y. Wang, Phys. Rev. B 45, 13244 (1992) J.P. Perdew, Y. Wang, Phys. Rev. B 45, 13244 (1992)
29.
Zurück zum Zitat J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett 77, 3865 (1996) J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett 77, 3865 (1996)
30.
Zurück zum Zitat Z.K. Heiba, Cryst. Res. Technol. 38(6), 488 (2003) Z.K. Heiba, Cryst. Res. Technol. 38(6), 488 (2003)
31.
Zurück zum Zitat Z.K. Heiba, Powder Diffr. 17(3), 191 (2002) Z.K. Heiba, Powder Diffr. 17(3), 191 (2002)
32.
Zurück zum Zitat N. Susha, K. Nandakumar, S.S. Nair, RSC Adv. 8, 11330 (2018) N. Susha, K. Nandakumar, S.S. Nair, RSC Adv. 8, 11330 (2018)
33.
Zurück zum Zitat S.B. Qadri, E.F. Skelton, D. Hsu, A.D. Dinsmore, J. Yang, H.F. Gray, Phys. Rev. B 44, 153 (1999) S.B. Qadri, E.F. Skelton, D. Hsu, A.D. Dinsmore, J. Yang, H.F. Gray, Phys. Rev. B 44, 153 (1999)
34.
Zurück zum Zitat S. Ummartyotin, N. Bunnak, J. Juntaro, M. Sain, H. Manuspiya, Solid State Sci. 14(3), 299 (2012) S. Ummartyotin, N. Bunnak, J. Juntaro, M. Sain, H. Manuspiya, Solid State Sci. 14(3), 299 (2012)
36.
Zurück zum Zitat X. Li, D.L. Young, H. Moutinho, Y. Yan, C. Narayanswamy, T.A. Gessert, T.J. Coutts, Electrochem. Solid State 4, C43 (2001) X. Li, D.L. Young, H. Moutinho, Y. Yan, C. Narayanswamy, T.A. Gessert, T.J. Coutts, Electrochem. Solid State 4, C43 (2001)
37.
Zurück zum Zitat Z.K. Heiba, A.A. Albassam, M.B. Mohamed, Appl. Phys. A 126, 479 (2020) Z.K. Heiba, A.A. Albassam, M.B. Mohamed, Appl. Phys. A 126, 479 (2020)
38.
Zurück zum Zitat C. Persson, C. Platzer-Björkman, J. Malmström, T. Törndahl, M. Edoff, Phys. Rev. Lett. 97, 146403 (2006) C. Persson, C. Platzer-Björkman, J. Malmström, T. Törndahl, M. Edoff, Phys. Rev. Lett. 97, 146403 (2006)
39.
Zurück zum Zitat M. Ishikawa, T. Nakayama, Phys. Status Solidi C 10, 1385 (2013) M. Ishikawa, T. Nakayama, Phys. Status Solidi C 10, 1385 (2013)
40.
Zurück zum Zitat X.S. Zhao, J. Schroeder, P.D. Persans, T.G. Bilodeau, Phys. Rev. B 43, 12580 (1991) X.S. Zhao, J. Schroeder, P.D. Persans, T.G. Bilodeau, Phys. Rev. B 43, 12580 (1991)
41.
Zurück zum Zitat N. Chestnoy, T.D. Harris, R. Hull, L.E. Brus, J. Phys. Chem. 90, 3393 (1986) N. Chestnoy, T.D. Harris, R. Hull, L.E. Brus, J. Phys. Chem. 90, 3393 (1986)
42.
Zurück zum Zitat B.A. Harruff, C.E. Bunker, Langmuir 19, 893 (2003) B.A. Harruff, C.E. Bunker, Langmuir 19, 893 (2003)
43.
Zurück zum Zitat J. Chrysochoos, J. Phys. Chem. 96, 2868 (1992) J. Chrysochoos, J. Phys. Chem. 96, 2868 (1992)
44.
Zurück zum Zitat B. Zhou, Z. Liu, H. Wang, Y. Yang, W. Su, Catal. Lett. 132, 75 (2009) B. Zhou, Z. Liu, H. Wang, Y. Yang, W. Su, Catal. Lett. 132, 75 (2009)
45.
Zurück zum Zitat C. Wang, H.M. Wang, Z.Y. Fang, J. Alloys Compd. 486, 702 (2009) C. Wang, H.M. Wang, Z.Y. Fang, J. Alloys Compd. 486, 702 (2009)
46.
Zurück zum Zitat S.K. Mishra, R.K. Srivastava, S.G. Prakash, R.S. Yadav, A.C. Panday, Electron. Mater. Lett. 7(1), 31 (2011) S.K. Mishra, R.K. Srivastava, S.G. Prakash, R.S. Yadav, A.C. Panday, Electron. Mater. Lett. 7(1), 31 (2011)
47.
Zurück zum Zitat I. López, I. Gómez, Physica B 453, 81 (2014) I. López, I. Gómez, Physica B 453, 81 (2014)
48.
Zurück zum Zitat S. Muruganandam, G. Anbalagan, G. Murugadoss, Indian J Phys 89, 835 (2015) S. Muruganandam, G. Anbalagan, G. Murugadoss, Indian J Phys 89, 835 (2015)
49.
Zurück zum Zitat K. Kaur, N.K. Verma, J. Supercond. Novel Magn. 28(11), 3317 (2015) K. Kaur, N.K. Verma, J. Supercond. Novel Magn. 28(11), 3317 (2015)
50.
Zurück zum Zitat P. Elavarthi, A.A. Kumar, G. Murali, D. Amaranatha Reddy, K.R. Gunasekhar, J. Alloys Compds. 656, 510 (2016) P. Elavarthi, A.A. Kumar, G. Murali, D. Amaranatha Reddy, K.R. Gunasekhar, J. Alloys Compds. 656, 510 (2016)
51.
Zurück zum Zitat S.V. Kahane, R. Sasikala, B. Vishwanadh, V. Sudarsan, R. Mahamuni, Int. J. Hydrogen Energy 38, 15012 (2013) S.V. Kahane, R. Sasikala, B. Vishwanadh, V. Sudarsan, R. Mahamuni, Int. J. Hydrogen Energy 38, 15012 (2013)
52.
Zurück zum Zitat L. Huang, J. Yang, X. Wang, J. Han, H. Han, C. Li, Phys. Chem. Chem. Phys. 15, 553 (2013) L. Huang, J. Yang, X. Wang, J. Han, H. Han, C. Li, Phys. Chem. Chem. Phys. 15, 553 (2013)
53.
Zurück zum Zitat Z.K. Heiba, M.B. Mohamed, A.M. Wahba, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 31(17), 14645 (2020) Z.K. Heiba, M.B. Mohamed, A.M. Wahba, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 31(17), 14645 (2020)
54.
Zurück zum Zitat S.Z. Karazhanov, P. Ravindran, A. Kjekshus, H. Fjellvag, B.G. Svensson, Phys. Rev. B 75, 155104 (2007) S.Z. Karazhanov, P. Ravindran, A. Kjekshus, H. Fjellvag, B.G. Svensson, Phys. Rev. B 75, 155104 (2007)
55.
Zurück zum Zitat M. Junaid Iqbal Khan et al., J. Alloys Compd. 695, 3605 (2016) M. Junaid Iqbal Khan et al., J. Alloys Compd. 695, 3605 (2016)
56.
Zurück zum Zitat M.A. Habeeb, Mater. Focus 5, 550 (2016) M.A. Habeeb, Mater. Focus 5, 550 (2016)
57.
Zurück zum Zitat M.J.I. Khan, Z. Kanwal, J. Liuy, A. Ijazz, N. Usmani, Int. J. Mod. Phys. B 33(31), 1950381 (2019) M.J.I. Khan, Z. Kanwal, J. Liuy, A. Ijazz, N. Usmani, Int. J. Mod. Phys. B 33(31), 1950381 (2019)
Metadaten
Titel
Structural, optical, and electronic characteristics of non-stoichiometric nanocadmium sulfide
verfasst von
Zein K. Heiba
Mohamed Bakr Mohamed
Noura M. Farag
Ali Badawi
Publikationsdatum
06.03.2021
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 7/2021
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-021-05615-0

Weitere Artikel der Ausgabe 7/2021

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 7/2021 Zur Ausgabe