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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 10/2013

01.10.2013 | Original Research

Effect of sulfur and copper amounts in sol–gel precursor solution on the growth, crystal properties, and optical properties of Cu2ZnSnS4 films

verfasst von: Dongwan Seo, Sangwoo Lim

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 10/2013

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Abstract

Cu2ZnSnS4 (CZTS) thin films were deposited by sol–gel spin coating using precursor solutions prepared with copper acetate, zinc acetate, tin chloride, and thiourea in methanol and ethylenediamine followed by sulfurization. Sol–gel precursor solutions were prepared with different amounts of sulfur and copper, and their effects on film growth, crystal properties, and optical properties of CZTS films were investigated. CZTS film thickness increased with the amount of metal salt in the precursor solution. This is attributed to an increase in solution viscosity and a decrease in the solution density/viscosity ratio. All CZTS thin films exhibited kesterite structures with absorption coefficients larger than 104 cm−1 in the visible region. Band gap energy increased with increasing amounts of sulfur and decreasing amounts of copper. The blue shift of the band gap is attributed to changes in the degree of pd hybridization related to Cu d- and S p-levels. The role of sulfur and copper on Hall mobility and carrier concentration was investigated. By optimizing the metal salt ratio in the precursor, CZTS film with a resistivity of 5.3 × 10−2 Ωcm were prepared.

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Metadaten
Titel
Effect of sulfur and copper amounts in sol–gel precursor solution on the growth, crystal properties, and optical properties of Cu2ZnSnS4 films
verfasst von
Dongwan Seo
Sangwoo Lim
Publikationsdatum
01.10.2013
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 10/2013
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-013-1314-z

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