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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 4/2017

21.10.2016

Physical properties of CdS:Ga thin films synthesized by spray pyrolysis technique

verfasst von: S. Yılmaz, İ. Polat, M. A. Olgar, M. Tomakin, S. B. Töreli, E. Bacaksız

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 4/2017

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Abstract

This paper reports the investigation of physical properties of CdS:Ga thin films grown for the first time by a simple spray pyrolysis method as a function of Ga-doping level from 0 to 8 at.%. X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive photoelectron spectroscopy, transmittance, photoluminescence, Hall effect and resistivity measurements are utilized to search for the structural, morphological, chemical, optical and electrical properties of as-prepared samples. XRD data confirm the presence of hexagonal structure with a strong (101) preferred orientation. SEM results show that the surface morphology varies significantly via Ga-doping, particularly 6 at.% doping level. Optical transparency is improved by the lower Ga-doping (2 and 4 at.%) whereas higher doping concentration (6 and 8 at.%) causes a poor transmission in the visible region. With respect to CdS (2.42 eV), the calculated band gap values at first enhances for 2 at.% Ga-doping and reaches to 2.43 eV. But, further increase in Ga-doping amount leads to a drop in the band gap value (2.39 eV) for 8 at.% Ga-doping. Electrical analyses display that 2 at.% Ga-doped CdS thin films exhibit a maximum carrier density and a minimum resistivity that are related to the substitutional incorporation of Ga3+ ions at Cd2+ ions. However, higher doping of Ga atoms into CdS gives rise to a gradual diminish in the carrier concentration and a rise in the resistivity. Based on all the data, it should be concluded that 2 at.% Ga-doped CdS thin films exhibit the best optical and electrical properties that can be used in the optoelectronic applications.

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Metadaten
Titel
Physical properties of CdS:Ga thin films synthesized by spray pyrolysis technique
verfasst von
S. Yılmaz
İ. Polat
M. A. Olgar
M. Tomakin
S. B. Töreli
E. Bacaksız
Publikationsdatum
21.10.2016
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 4/2017
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-016-5908-0

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