Growth and Physical Properties of ZnS Thin Films Electrodeposited on Indium Tin Oxide Substrates

Growth and Physical Properties of ZnS Thin Films Electrodeposited on Indium Tin Oxide Substrates

Eun Jeong Yoon · Dong Hun Han · Chang Young Park

· Jong Duk Lee · Kun Ho Kim · Jeoung Ju Lee ^∗

Department of Physics and Research Institute of Natural Science, Gyeongsang National University, Jinju 660-701, Korea

(Received 22 November 2013 : revised 17 January 2014 : accepted 17 January 2014)

ZnS films were electrodeposited onto indium-tin-oxide (ITO) substrates in the electrolyte solution.

The solution to deposit ZnS consisted of 0.05 M zinc chloride (ZnCl

2

), 0.05 M sodium thiosulfate (Na

2

S

2

O

3

), triethanolamine (TEA) and deionized water. During the deposition, the temperature of the solution was maintained between 60

^◦

C and 80

^◦

C. XRD spectra showed that the ZnS films had cubic structures with lattice constant a = 5.40 ˚ A and were preferentially grown along the (111) orientation. The stoichiometric composition at the surface of the ZnS film was investigated by using the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and was 0.46:0.54. The dynamical behavior of the charge carriers in the ZnS film was investigated by using photoinduced discharge characteristics (PIDC) technique. From PIDC measurement, it has been found that there was a hole drift in the as-deposited ZnS film and the hole concentration and mobility for the as-deposited film were 5.06

× 10

¹⁹

/cm

³

and 1.24 × 10

⁻²

cm

²

/V·s, respectively.

PACS numbers: 68.55.Ac, 81.15.Pq

Keywords: Electrodeposition, ZnS film, Annealing effect, Structural properties, Optical properties

 ¹

ÅM ” Ö «Y c l 0 n É; c 8 ý” X ¢ ZnS U c lT c l8 ý V R ËX ê s õ m Í ö n ÚP X ì Ä — ¤V R Ë

*

×

<ª <+ ä  ·  6 Ò ò 6 Bg Y @ · ƒ ‘ š‡ ç ¡* å  · T  ø ¶ B%
 ·  ™ »Z Ì ‡ Ú · T + ä ® £ ^∗

 â

 © œ@ /† < Ɠ §  ƒ  õ † < Æ@ /† < Æ Ó ü t o † < Æõ  x 9  l œ íõ † < ƃ  ½ ¨™ è, ”  Å Ò 660-701 (2013¸   11 Z 4 22{ 9  ~ à Î6 £ §, 2014¸   1 Z 4 17{ 9  à º& ñ ‘ : r ~ à Î6 £ §, 2014¸   1 Z 4 17{ 9  > F  S X ‰& ñ )

„

 l 7 £ x ‚ Ã Ì Z O `  ¦ s 6   x # Œ 0.05 M ZnCl

2

, 0.05 M Na

2

S

2

O

3

Õ ªo “ ¦ TEA– Ð s À Ò# Q”   „  K | 9  6   xÓ  o ? /

\

" f ZnS ~ à Ì} Œ •`  ¦ ITO l ó ø Í 0 A\  $ í  © œr (   . „  l 7 £ x ‚ à Ìs  ”  ' Ÿ ÷ &  H 1 l x î ß – „  K | 9  6   xÓ  o“ É r 60

^◦

C ∼ 80

◦

C # 3 0 A– Ð Ä »t r (   . XRD ì  r$ 3   õ  „  l 7 £ x ‚ Ã Ì  ) a ZnS ~ à Ì} Œ •“ É r     © œÃ º a = 5.40 ˚ A“   & ñ ¹ ¢ ¤€  ^ ‰

½

¨› ¸– Ð (111) ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ð ‚  × þ ˜ $ í  © œ % i 6 £ §`  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3  . ¢ ¸ô  Ç X-‚   F  g„    ì  rF  gì  r$ 3    õ – РÒ'  r 

«

ѳ ð€  _  Zn:S " é ¶  › ¸$ í q  0.46:0.54– Ð ¨ î ÷ &# Q ZnS ~ à Ì} Œ •s  ¸ ú ˜ $ í  © œ÷ &% 3 6 £ §`  ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ” % 3  .

ZnS ~ à Ì} Œ •\  @ /ô  Ç F  g Ä »l ~ ½ ӄ  : £ ¤$ í › ¸   õ  „   î  r ì ø Í   H € ª œ/ B N s % 3 Ü ¼ 9, „   î  r ì ø Í  0 l x • ¸ü < s 1 l x • ¸

 

H y Œ •y Œ • 5.06 × 10

¹⁹

/cm

³

ü < 1.24 × 10

⁻²

cm

²

/V·se ” `  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3  .

PACS numbers: 68.55.Ac, 81.15.Pq

Keywords: „  l 7 £ x ‚ à Ì, ZnS ~ à Ì} Œ •, \ P % ƒo  ´ òõ , ½ ¨› ¸& h  : £ ¤$ í , F  g † < Æ& h  : £ ¤$ í

∗

E-mail: [email protected] 8

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License

(http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any

medium, provided the original work is properly cited.

I. " e  ] Ø

MX [IIb7 á ¤ F K5 Å q (metal): M = Zn, Cd, Hg ü < VIa7 á ¤ º

ú

˜ ï
 p (chalcogen): X = S, Se, Te]+ þ AI _  V , “ É r {  ç ß –

 

 (wide band gap)`  ¦ ° ú   H II-VI7 á ¤  o½ + ËÓ ü t ì ø ͕ ¸^ ‰[ þ t“ É r

½

¨› ¸& h  : £ ¤$ í Õ ªo “ ¦ „  l  x 9  F  g † < Æ& h  : £ ¤$ í M :ë  H \  F  g# 3  0

A >  ƒ  ½ ¨÷ &# Q M ® o Ü ¼ 9, “ ¦´ òÖ  ¦ _   s ß ¼– Ð x 9 
” ¸ Û ¼ H

{ 9  6 £ § † ¾ ә è _  ] j Œ •`  ¦ 0 p x >  ô  Ç  [1–4]. MX ×  æ

\

" f  © œ €  $  µ 1 Ï|  ) a ZnS  H µ 1 Ï F  g  s š ¸× ¼, „  l Í ‰ tF  g (electroluminescence), ¨ î €   n Û ¼e  ¦ Y Us , & h ü @‚  € 9 ' , Y U s

$  Õ ªo “ ¦ Ò q t^ ‰™ è  1 p x _   € ª œô  Ç ì  r  \  6 £ x6   x 0 p x ô  Ç :

£ ¤$ í `  ¦ t “ ¦ e ”   [5]. ZnS_  \  -t {  ç ß –  “ É r   & ñ ½ ¨

›

¸\  _ ” > r  9 & ñ ¹ ¢ ¤€  ^ ‰ $ 3  ƒ  F  g (cubic zinc blende) ½ ¨

›

¸“    â Ä º\   H 3.68 eV ∼ 3.79 eV Õ ªo “ ¦ ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó Ä ºØ Ô s  à

Ô (hexagonal wurtzite) ½ ¨› ¸\ " f  H 3.74 eV ∼ 3.98 eV

  ) a  . ¢ ¸ô  Ç ZnS  H Cu(In,Ga)Se 2 (CIGS), CdTe\  ¦ l 

œ

í– Ð ô  Ç I € ª œ„  t \ " f ¢ - aØ  æ 8 £ x Ü ¼– Ð" f  6   x   H CdS @ /

^

‰ Ó ü t| 9 – Ð" f > hµ 1 Ï÷ &# Q M ® o   [6,7]. CdS\  q K " f ZnS_ 



© œ& h [ þ t“ É r (i) 1 l q$ í s  \ O Ü ¼ 9, ¨ 8 Š â & h Ü ¼– Ð CdS ˜ Ð  2 [/ å L

l  î ß –„   “ ¦, (ii) CdS ˜ Ð   8 V , “ É r \  -t  {  ç ß –   s

 9,  8 Z  }“ É r \  -t _  F  g  [ þ t`  ¦ È Òõ r v “ ¦ f  ¨ à º 8 £ x \ 

"

f y n C f  ¨ à º\  ¦ 7 £ x r †   . Õ ªo “ ¦ (iii) 1.3 eV ∼ 1.5 eV

% ò

% i \ " f \  -t  {  ç ß –  `  ¦ ° ú   H f  ¨ à º 8 £ x õ  € ª œ  ñô  Ç   



 & ñ ½ + Ë (lattice matching)`  ¦ s ê  r   [8]. ¢ ¸ s 7 á x] X ½ + Ë`  ¦



 H ç ß –Ü ¼– Ð   H I € ª œ„  t _  ¢ - aØ  æ 8 £ x ‚ ½ Óõ  ° ú  “ É r F  g„  ™ è  (optoelectronic device) ] j Œ •_  ì  r  \ " f ´ ú §“ É r 6 £ x6   x$ í s  e ”

  H  כ Ü ¼– Ð · ú ˜ 94 R e ”   [9,10].

ZnS ~ à Ì} Œ •“ É r  € ª œô  Ç ~ ½ ÓZ O \  _ K  ] j Œ •÷ &# Q M ® o   [11–

17]. þ j   H „  K | 9  ? /\ " f „  l  o† < Æ& h  ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð f ” ] X  ì ø Í

•

¸^ ‰ F K5 Å q í ß – oÓ ü t ~ à Ì} Œ •`  ¦ $ í  © œr ~  ´ à º e ”   H „  l 7 £ x ‚ Ã Ì (electrodeposition) Z O s  ´ ú §s  ƒ  ½ ¨÷ &“ ¦ e ” Ü ¼ 9, ”  / B N`  ¦ l

ì ø ÍÜ ¼– Ð   H ~ ½ ÓZ O [ þ t \  q  # Œ $ q 6   x, @ / €  & h  7 £ x ‚ à Ìs 

0 p x ô  Ç : £ ¤f ç `  ¦ t “ ¦ e ”  . ¢ ¸ô  Ç „  l 7 £ x ‚ Ã Ì õ & ñ \  e ” # Q



€ ª œô  Ç “   [ þ t, 7 £ ¤ „  K | 9 _  0 l x • ¸, “ : r • ¸, pH Õ ªo “ ¦ DC, AC ` O Û ¼ (pulse)ü < ° ú  “ É r “  „  · ú š 1 p x`  ¦ ] j# Q† < ÊÜ ¼– Ð" f   l

› ¸f ”  o (self-assembly)\  _ ô  Ç
” ¸ Ó ü t| 9 [ þ t`  ¦ ’ < H~ 1 >  ]

j Œ •½ + É Ã º• ¸ e ”   [17,18].   " f ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f  H  o† < Æ| ¾ Ó



: r& h  › ¸$ í q _  ] j# Q 0 p x ½ + É ÷  r ë ß –  m   @ / €  & h  7 £ x ‚ à Ì

`

 ¦ 0 A # Œ q “ §& h  ç ß –é ß –  9, ° ú כ “ ¦ ¼ # o ô  Ç „  l 7 £ x ‚ Ã Ì Z O  Ü

¼– Ð ZnS ~ à Ì} Œ •`  ¦ $ í  © œr †   Ê ê \ P % ƒo  “ : r • ¸\    É r ½ ¨› ¸

&

h

, F  g † < Æ& h  : £ ¤$ í õ  F  g Ä »l  ~ ½ ӄ   : £ ¤$ í [19]`  ¦ : Ÿ x K  „   î  r ì

ø Í _  1 l x% i † < Æ& h   1 l x (dynamical behavior) [20]`  ¦ › ¸ 

% i  .

II. ÷ m Ç ] M ö

1. ZnS U c lT c l8 ý < g º

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f ZnS ~ à Ì} Œ •“ É r q $ † ½ Ós  ∼ 10 Ω·cm“   ITO (indium tin oxide) Ä »o  l ó ø Í 0 A\  $ í  © œr (   . ITO l  ó

ø ͓ É r  [ j— : r (acetone), s ™ èá Ԗ Ѐ 9  · ú ˜ ï`  ¦ (isopropyl al- cohol) Õ ªo “ ¦ B jò ø Í`  ¦ (methanol) – Ð y Œ • 30ì  rm ”  œ í6 £ §   [ j '

‘  % i Ü ¼ 9, ì ø Í6 £ x ! s q (reaction cell)– Ð s 5 Å x „   7 £ x À Óà º– Ð ' 

ç  H  6 £ §   É r | 9 ™ è Û ¼– Ð Ô  ¦ # Q | › ¸r (   . ZnS\  ¦ 7 £ x

‚ Ã

Ì l  0 Aô  Ç „  K | 9 – Ð 0.05 M ZnCl 2 (25 ml), 0.05 M Na 2 S 2 O 3 (25 ml) Õ ªo “ ¦ ”  ô  Ç TEA (triethanolamine)\  ¦ q

$ † ½ Ós  ∼ 18.2 MΩ·cm“   7 £ x À Óà º– Ð 6   x K r †   à º6   xÓ  o`  ¦



6   x % i  . ˜ Л ¸„  F G“   € ª œF G Ü ¼– Ѝ  H f ”  â s  0.5 mm“  

“

¦í  H • ¸ (99.999%) Pt`  ¦  6   x % i  . „  l 7 £ x ‚ à Ìs  ”  ' Ÿ ÷ &



 H 1 l x î ß – — ¸Ž  H „  · ú š“ É r Ag/AgCl l ï  r„  F G \  @ /ô  Ç „  0 A\  ¦ l

ï  r Ü ¼– Ð % i  . ¢ ¸ô  Ç Zn ⁺ _  7 £ x ‚ à ̓ É r 0 \ " f 5 ml t  TEA _  € ª œ`  ¦ ' ‘  €  " f „  K | 9  6   xÓ  o`  ¦ ¸ ú ˜ “ §ì ø Ír (  Ü ¼ 9, 80 ^◦ C \ " f à º' Ÿ  % i Ü ¼ 9, 7 £ x ‚ à Ìs  ”  ' Ÿ ÷ &  H 1 l x î ß – „   K

| 9  6   xÓ  o ? /\  ” > r F    H 6   x” > r í ß –™ è\  _ ô  Ç Ô  ¦ î ß –& ñ ô  Ç > 

€

 ì ø Í6 £ x`  ¦ þ j™ è o l  0 A # Œ “ ¦í  H • ¸ | 9 ™ è\  ¦ ì ø Í6 £ x6   x l 

?

/– Ð t 5 Å q& h Ü ¼– Ð / B N/ å L % i  . { 9 ì ø Í& h Ü ¼– Ð Ã º6   x$ í „  K 

| 9

 ? /\ " f „  l 7 £ x ‚ à Ì`  ¦ à º' Ÿ ½ + É  â Ä º  Œ •\ O  „  F G (working electrode) ³ ð€  \ " f µ 1 ÏÒ q t   H à º™ èl Ÿ í  H ~ à Ì} Œ • x 9  + þ A$ í Ó

ü t| 9 _  | 9 `  ¦ $  r v   H Å Ò  ) a כ ¹™ è– Ð Ã º™ èl Ÿ í µ 1 ÏÒ q t`  ¦

%

3 ] j l  0 A # Œ „  K | 9 _  pH\  ¦ › ¸] X K  ë ß – ô  Ç . s 

\

 ¦ 0 AK  % i í ß – (hydrochloric acid)`  ¦ s 6   x # Œ à º6   xÓ  o“ É r pH 3 – Ð Ä »t r (   . ZnS ~ à Ì} Œ •“ É r í  H¨ 8 Š„  À Ó „  · ú š (cyclic voltammetry) Z O `  ¦ s 6   x # Œ z  ´“ : r \ " f 30ì  r 1 l x î ß – $ í  © œ r

(  Ü ¼ 9, 7 £ x ‚ à ̄  · ú š“ É r -0.3 V ∼ -1.5 V _  „  · ú š % ò % i \ " f 10 mV/s _  „  · ú š Å Ò Ö  ¦ (scan rate) – Ð    or (   .

2. — ¤V R Ë • ¤X N Ë U ê s0 n É

7

£

x ‚ Ã Ì Ê ê\  r « Ñ[ þ t“ É r 10ì  r 1 l x î ß – ”  / B N„  l – Ð 5 Å q \ " f 200, 300, 400 ^◦ C _  \ P % ƒo \  ¦ r ' Ÿ  % i  . r « э  H \ P % ƒo  “ : r

•

¸\  ¦ 7 £ x † < Ê\     € Œ ™ rÒ  o (dark gray color)Ü ¼– Ð    



 H  כ `  ¦ › ' a8 £ ¤ ½ + É Ã º e ” % 3  . 7 £ x ‚ Ã Ì  ) a ZnS ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa ü <

³

ð€   + þ A © œ“ É r „  > ~ ½ ÓØ  ¦ Å Ò „    ‰ & ³p  â (FESEM: field emission scanning electron microscopy, JSM-6400) Ü ¼– Ð 8

£ ¤& ñ % i Ü ¼ 9,  o† < Æ| ¾ ӏ : r& h  › ¸$ í q   H „  > ~ ½ ÓØ  ¦ Å Ò „  



 ‰ & ³p  â \   ҂ Ã Ì  ) a \  -t  ì  r í ß – X-‚   ì  r$ 3 l  (EDX:

energy dispersive X-ray analysis) – Ð 8 £ ¤& ñ % i  . ¢ ¸ 7 £ x

‚ Ã

Ì  ) a ZnS ~ à Ì} Œ •_  ³ ð€   + þ A © œ, { 9  _  ß ¼l  Õ ªo “ ¦ ³ ð

€

   } 9 l   H " é ¶   j Ë µ ‰ & ³p  â (AFM: atomic force mi- croscopy, Parks Systems XE-100) Ü ¼– Ð 8 £ ¤& ñ % i  . 7 £ x ‚ à Ì

 )

a ZnS ~ à Ì} Œ •_    & ñ ½ ¨› ¸  H X-‚    r] X >  (XRD: X-ray diffractometer, Siements D5005)\  ¦ s 6   x # Œ › ¸  % i 

“

¦,  6   x ) a X-‚  _    © œ“ É r 1.5418 ˚ A s % 3  . Å Ò % ò % i “ É r 2θ = 20 ^◦ ∼ 60 ^◦  s – Ð % i  . 7 £ x ‚ Ã Ì  ) a ZnS ~ à Ì} Œ •_  ³ ð

€

 \ " f  o† < Æ& h “   & ñ ˜ Ð\  ¦ % 3 l  0 A # Œ CLAM (combined lens and analyser module) 4  ×  æ G V ,  ì ø ͽ ¨+ þ A „   \  - t

 ì  r$ 3 l (multichannel hemispherical electron analyser, 23.4 eV _  “ ¦& ñ  ) a : Ÿ x õ  \  -t )  © œ‚ Ã Ì  ) a Mg-Kα source (FWHM: 0.826 eV)\  ¦ ° ú   H X-‚   F  g„    ì  rF  g l  (XPS:

X-ray photoelectron spectroscopy, VG Microtech ESCA 2000) – Ð 8 £ ¤& ñ % i  . UV-Vis-NIR (ultraviolet-visible- near infrared) ì  rF  gF  g • ¸>  (spectrophotometer, Shimazu MPS-5000)\  ¦ s 6   x # Œ z  ´“ : r \ " f F  gf  ¨ à º\  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç Ê ê F  g

†

< Æ& h “   \  -t  {  ç ß –  `  ¦ % 3 % 3  . „   î  r ì ø Í _  + þ AI , Å Ò '

Ÿ r ç ß –, „   î  r ì ø Í  0 l x • ¸ Õ ªo “ ¦ s 1 l x • ¸\  ¦ > í ß – l  0 A

# Œ F  g Ä »l  ~ ½ ӄ   : £ ¤$ í (PIDC: photoinduced discharge characteristics)`  ¦ › ¸  % i  . F  g Ä »l  ~ ½ ӄ   : £ ¤$ í `  ¦ › ¸ 

l  0 A # Œ ! s q (cell)“ É r glass/ITO/ZnS/ITO/glass _  ½ ¨

›

¸– Ð ] j Œ • % i Ü ¼ 9 [20], 8 £ ¤& ñ \  % ò † ¾ Ó`  ¦ z } 9  à º e ”   H ü @ Â

Ò „  l & h  ¸ ú š6 £ §`  ¦ ` ‚r v l  0 A # Œ Al  © œ  ? /\ " f F  g Ä

»l  ~ ½ ӄ   : £ ¤$ í ì  r$ 3 `  ¦ à º' Ÿ  % i  . r « Ñ ³ ð€  \  › ¸   ) a F 

g ` O Û ¼ (light pulse)  H Xe Ï þ ›á Ô (xenon lamp)_  F  g " é ¶`  ¦ é

ß –5 Å q # Œ % 3 % 3 “ ¦, s \  ¦ È Ò" î „  F G } Œ •`  ¦ : Ÿ x # Œ r « Ñ\  | 9  5

Å

q r (   . r « Ñ ? /\  › ¸   ) a F  g ` O Û ¼_  t 5 Å q r ç ß –“ É r à º µs s

 _  ; Ÿ ¤ s % 3  . F  g ` O Û ¼\  _ K  Ò q t$ í  ) a „   î  r ì ø Í [ þ t s

 r « Ñ_  ì ø Í@ /¼ # \  • ¸² ú ˜   H 1 l x î ß –_  õ • ¸„  · ú š : £ ¤$ í `  ¦

›

¸  l  0 A # Œ á Ôo Ó  rá Ô (pre-amplifier)– Ð p ™ è„  l ’    

ñ\  ¦ 7 £ x; Ÿ ¤ ô  Ç  6 £ § š ¸z  ´– ÐÛ ¼ ïá Ô (oscilloscope)– Ð › ' a8 £ ¤ 

%

i  . š ¸z  ´– ÐÛ ¼ ïá Ô  © œ\ " f 0 A– Ð † ¾ Óô  Ç õ • ¸„  · ú š : £ ¤$ í `  ¦

˜

Ðs   H  â Ä º € ª œ/ B N ³ ðÀ Ó (hole drift)\  ¦ _ p   9,  A – Ð † ¾ Ó ô

 Ç õ • ¸„  · ú š : £ ¤$ í { 9   â Ä º „   ³ ðÀ Ó (electron drft)\  ¦ _  p

ô  Ç . 0 A_  — ¸Ž  H 8 £ ¤& ñ “ É r \ P % ƒo  „  _  ZnS ~ à Ì} Œ •õ  200, 300, 400 ^◦ C – Ð 10ì  r 1 l x î ß – ”  / B N„  l – Ð 5 Å q \ " f \ P % ƒo ô  Ç ZnS ~ à Ì} Œ •`  ¦ @ / © œÜ ¼– Ð 8 £ ¤& ñ % i  .

III. + s ÇÊ Ý õ m Í w Š²  o

FESEM ì  r$ 3   õ  ZnS ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa   H €  • 1 µm % i Ü ¼ 9 q

“ §& h  ç  H{ 9  “ ¦ L :  F M ô  Ç ³ ð€  `  ¦ ˜ Ð% i  . ¢ ¸ \  -t  ì  r í ß – X-‚   ì  r$ 3 l \  ¦ s 6   x # Œ ZnS ~ à Ì} Œ •_   o† < Æ| ¾ ӏ : r& h “   › ¸$ í q

\  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç   õ  Zn : S = 0.46 : 0.54 e ” `  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3 



. Fig. 1“ É r \ P % ƒo  „  Ê ê_  ZnS ~ à Ì} Œ •\  @ /ô  Ç X-‚    r] X 

Fig. 1. (Color online) X-ray diffraction patterns of ZnS for (a) as-deposited sample and samples annealed at (b) 200 ^◦ C, (c) 300 ^◦ C, and (d) 400 ^◦ C for 10 min in vacuum.

Û

¼& 7 ˜à Ô! 3 `  ¦
  · p . 2θ 29 ^◦ “   0 Au \ " f ZnS(111) €  

\

 @ /ô  Ç y © œô  Ç  r] X  x s ß ¼ (peak)\  ¦ ^  ¦ à º e ” Ü ¼ 9, €  • 32 ^o



 H % ƒ\ " f ZnS(200) Õ ªo “ ¦ €  • 48.5 ^◦   H % ƒ\ " f ZnS(220)

€

 \  @ /ô  Ç  r] X  x s ß ¼• ¸ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ”  . €  • 34 ^◦ \  0 Au  ô

 Ç  r] X  x s ß ¼  H ITO(400) Ü ¼– Ð l ó ø Í\  _ ô  Ç  כ s  . 8 £ ¤

&

ñ  ) a X-‚    r] X  Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 \ 
 è ß – x s ß ¼\  @ /ô  Ç €  t  Ã

º (hkl) ° ú כ`  ¦   & ñ l  0 A # Œ     © œÃ º, €  ç ß – o , €   t

à º  s _  › ' a > d ” Ü ¼– Ð Å Ò# Qt   H d ”  (1)õ  ½ ¨› ¸“    ™ è Y >

 Z O g Ë : [21]`  ¦  6   x % i  .

1

d ² = h ² + k ² + l ²

a ² (1)

s

M :, ™ èY > Z O g Ë :`  ¦ & h 6   x # Œ > í ß –ô  Ç €  ç ß – o _  ° ú כs  a = 5.40 ˚ A – Ð é ß –  & ñ ZnS\  @ /ô  Ç €  ç ß – o , a = 5.41 ˚ A [22, 23] õ   _  { 9 u  % i  .   " f ‘ : r r « э  H ZnS(111) ~ ½ Ó

†

¾ ÓÜ ¼– Ð ‚  × þ ˜$ í  © œô  Ç    & ñ (poly-crystalline) ZnS– Ð $ í  © œ

% i 6 £ §`  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3  .

Figure 2  H \ P % ƒo  „  õ  300 ^◦ C – Ð \ P % ƒo ô  Ç r « Ñ_  Zn 2p x 9  S 2p\  @ /ô  Ç XPS Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 `  ¦
  · p . \ P % ƒo  „   _

 r « Ñ\  @ /K " f  H   ½ + Ë\  -t  y Œ •y Œ • 1050 eVü < 1027 eV \ " f Zn 2p 1/2 ü < 2p 3/2 \  @ /ô  Ç x s ß ¼[ þ t`  ¦ ^  ¦ à º e ” Ü ¼ 9, 300 ^◦ C – Ð \ P % ƒo ô  Ç  â Ä º\   H s [ þ t Zn 2p x s ß ¼[ þ t s

 €  • 2 eV & ñ • ¸_  Z  }“ É r   ½ + Ë\  -t  A á ¤ Ü ¼– Ð s 1 l x % i 6 £ §

`

 ¦ ^  ¦ à º e ”  . S 2p_   â Ä º\ • ¸ 300 ^◦ C – Ð \ P % ƒo ½ + É  â Ä º

€



• 2.8 eV & ñ • ¸_  Z  }“ É r   ½ + Ë\  -t  A á ¤ Ü ¼– Ð x s ß ¼ s  1

l

x % i  . s    õ   H Zn õ  S_    ½ + Ë © œI  \ P % ƒo  Ê ê  s `

›

  † ¾ Ó © œ÷ &% 3 6 £ §`  ¦ ˜ Ð# ŒÅ ҍ  H  כ s   ½ + É Ã º e ”  . Fig. 2– Ð Â

Ò'  Zn 2pü < S 2p x s ß ¼[ þ t \  @ /ô  Ç & h ì  r y © œ• ¸ \ P % ƒ o

 „  Ê ê " f– Ð  © œì ø Í÷ &  H   õ \  ¦ ˜ Г     H  כ `  ¦ · ú ˜ à º e ” 

Fig. 2. (Color online) XPS spectrum of the (a) Zn-2p and (b) S-2p core levels.



. Zn 2p_  x s ß ¼ & h ì  r y © œ• ¸  H \ P % ƒo  Ê ê 7 £ x ô  Ç ì ø ̀   S 2p _   â Ä º\   H €  • 6C  & ñ • ¸ ×  ¦ # QŽ  H  כ `  ¦ ^  ¦ à º e ”  . Õ ª



Q
 \ P % ƒo  „   r « Ñ_  Znõ  S\  @ /ô  Ç & h ì  r y © œ• ¸_  q   H 0.46:0.54 – Ð  _  ZnS ~ à Ì} Œ •_  " é ¶  › ¸$ í q ü < { 9 u    H  כ

`

 ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ” % 3   [24]. Zn“ É r „   \  ¦ ŠҀ  " f í ß – o÷ &“ ¦ S  H „   \  ¦ ~ à ÎÜ ¼€  " f ¨ 8 Š " é ¶| ¨ c  â Ä º, Zn 2p S 2p˜ Ð  \ 



-t  s 1 l x s  & h l  M :ë  H \  í ß – o & h >  ÷ &# Q ³ ð€  \ " f  H S ü <   ½ + Ës  ] j@ /– Ð s , Xt t  · ú §€ Œ ¤ “ ¦ \ V © œ½ + É Ã º e ”  .

Õ

ª s Ä »– Ѝ  H \ P % ƒo  Ê ê r « Ñ ³ ð€  \ " f_  S_  0 l x • ¸ ×  ¦

#

Q[ þ t # Q Znõ _  1:1   ½ + Ës  " é ¶ Ö ¸ >  s , Xt t  · ú §€ Œ ¤l  M : ë

 H Ü ¼– Ð \ V © œ½ + É Ã º e ”  . 7 £ ¤, Zn _  0 l x • ¸ S˜ Ð   © œ@ /& h  Ü

¼– Ð ß ¼l  M :ë  H \  Zns  ¢ - a„  y  í ß – o÷ &t  · ú §    ½ + Ë\  - t

_  s 1 l x s  & h  “ ¦ ½ + É Ã º e ”  . „   \  ¦ { 9 `  ¦ à º2 Ÿ ¤   ½ + Ë

\

 -t   H 7 £ x ô  Ç .   " f r « Ñ\  ¦ \ P % ƒo ½ + É  â Ä º Znõ 

² ú

˜o  S  H K o ÷ &# Q s » 1 Ï÷ & 
 ? / Җ Ð S X ‰ í ß –÷ &  H  כ Ü ¼– Ð

\ V © œ  ) a  .

Figure 3(a)  H 7 £ x ‚ Ã Ì  ) a ZnS ~ à Ì} Œ •_  „  > ~ ½ ÓØ  ¦ Å Ò „   

‰

&

³p  â ³ ð€  + þ A © œ`  ¦
  · p Õ ªa Ë >s  . r « Ñ_  ³ ð€  \ " f



 H õ w n  © œ_  { 9  [ þ t  s \  <  Ì s   “   “ ¦ É r ì  r Ÿ í– Ð ³ ð

€

 \ 
ê ø Í >  $ í  © œ “ ¦ e ” 6 £ §`  ¦ ^  ¦ à º e ”  . Fig. 3(b)  H 200 <sup>◦</sup> C – Ð \ P % ƒo ô  Ç r « Ñ_  ³ ð€  + þ A © œ`  ¦
 ? /  H Õ ªa Ë >Ü ¼

–

Ð \ P % ƒo  t  · ú §“ É r r « Ñü < ² ú ˜o  r « Ñ_  ³ ð€  + þ A © œ x 9    } 9

l 
 t “ ¦ õ w n  © œ_  { 9  _   â >   8¹ ¡ ¤ Ì º§  

% i

6 £ §`  ¦ ^  ¦ à º e ” Ü ¼ 9, 300 ^◦ C – Ð \ P % ƒo ô  Ç r « Ñ(c)_  ³ ð€  

\

" f  H €  • 100 nm ß ¼l _  { 9  [ þ t s  Ó ü æ• 2 ; ½ ¨› ¸\  ¦ “ ¦ e ” 

Fig. 3. FESEM images of ZnS for (a) as-deposited sam- ple and samples annealed at (b) 200 ^◦ C, (c) 300 ^◦ C, and (d) 400 ^◦ C for 10 min in vacuum.

Fig. 4. (Color online) AFM images of ZnS for (a) as- deposited sample and samples annealed at (b) 200 ^◦ C, (c) 300 ^◦ C, and (d) 400 ^◦ C for 10 min in vacuum.

6

£

§`  ¦ · ú ˜ à º e ”  . 400 ^◦ C – Ð \ P % ƒo ô  Ç  â Ä º (d)  H €  • 250 nm ß ¼l _  ì ø Í" é ¶+ þ A (semi-circular shaped) ½ ¨› ¸ ´ ú § t 

“

¦ ³ ð€    } 9 l  ¢ ¸ô  Ç a % ~  & ’ 6 £ §`  ¦ ^  ¦ à º e ”  .   " f „  

>

~ ½ ÓØ  ¦ Å Ò „    ‰ & ³p  â ì  r$ 3 Ü ¼– РÒ'  ³ ð€   + þ AI  



© œ a % ~“ É r  â Ä º  H 400 ^◦ C – Ð \ P % ƒo ô  Ç  â Ä ºs  .

Figure 4  H 7 £ x ‚ Ã Ì  ) a ZnS ~ à Ì} Œ •õ  200 ^◦ C ∼ 400 ^◦ C – Ð \ P 

%

ƒo   ) a ~ à Ì} Œ •_  " é ¶   j Ë µ ‰ & ³p  â Õ ªa Ë >`  ¦
  · p . " é ¶   j Ë µ

‰

&

³p  ⠓ É r ~ à Ì} Œ •_  ³ ð€  + þ A © œ`  ¦ ì  r$ 3    H X < Ä »6   x ô  Ç • ¸½ ¨– Ð

"

f, > h> h { 9  _  ß ¼l (grain size), ½ ¨› ¸ Õ ªo “ ¦ ~ à Ì} Œ •_  ³ ð

€

   } 9 l  (surface roughness)\  ¦ · ú ˜ à º e ”  . " é ¶   j Ë µ ‰ & ³ p

 â Õ ªa Ë > — ¸¿ º\ " f 2 [/ å L ô  Ç €  & h “ É r 1 × 1 µm ² s  . ] jY  L

¨ î

ç  H ] jY  L  H (RMS: root mean square)  } 9 l   H 0.5 µm U

 ´s  ½ ©  \ " f 8 £ ¤& ñ  ) a Y > Y >  Å Ò ‚  [ þ t (scans) _  ¨ î ç  H   } 9

l \  ¦ 2 [† < ÊÜ ¼– Ð" f 8 £ ¤& ñ  ) a  . Fig. 4\ 
  · p  ü < ° ú   s

, 7 £ x ‚ Ã Ì  ) a ZnS ~ à Ì} Œ • (a)õ  200 ^◦ C (b), 300 ^◦ C (c) Õ ªo 

“

¦ 400 ^◦ C (d) – Ð \ P % ƒo   ) a ~ à Ì} Œ •_  ] jY  L¨ î ç  H ] jY  L  H  } 9  l

  H y Œ •y Œ • 23.5 nm, 13.7 nm, 37 nm Õ ªo “ ¦ 16.5 nms % 3 



. ô  Ǽ # , ¨ î ç  H { 9  _  ß ¼l  (mean grain size)  H 7 £ x ‚ Ã Ì  ) a

Fig. 5. (Color online) Optical absorption spectra of ZnS films. The inset shows the transmission spectra obtained for ZnS films.

ZnS ~ à Ì} Œ •\  @ / # Œ  H 20 nm s % 3 “ ¦, 200 ^◦ C, 300 ^◦ C Õ ª o

“ ¦ 400 ^◦ C \ P % ƒo ô  Ç ~ à Ì} Œ •\  @ / # Œ  H y Œ •y Œ • 60 nm, 100 nm Õ ªo “ ¦ 250 nms % 3  . " é ¶   j Ë µ ‰ & ³p  â Õ ªa Ë >Ü ¼– ÐÂ Ò '

 ZnS ~ à Ì} Œ •_  ] jY  L¨ î ç  H ] jY  L  H  } 9 l   H ∼16 nm \ " f

∼ 37 nm  t _  % ò % i e ” `  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3  . ¨ î ç  H { 9  _  ß ¼ l

 ”  / B N \ " f \ P % ƒo  “ : r • ¸\  ¦ 7 £ x † < Ê\     7 £ x ô  Ç 



 H  כ “ É r 7 £ x ‚ Ã Ì  ) a ~ à Ì} Œ •\ " f  H ç  H{ 9 ô  Ç { 9  [ þ t s  \ P % ƒo  “ : r

•

¸\  ¦ 7 £ x † < ÊÜ ¼– Ð" f Zn_  S X ‰ í ß –\  _ ô  Ç   & ñ  o s À Ò# Q 4

R" f, Ô  ¦ç  H{ 9 ô  Ç { 9  [ þ t – Ð  7 “ ¦  ҂ à Ì> à º 0\   î  r Zn s  ó ø Í © œ — ¸€ ª œÜ ¼– Ð Ó ü æ 5 g" f ³ ð€  `  ¦ + þ A$ í # Œ [ þ t ä ¼  H  כ Ü

¼– Ð Ò q ty Œ •  ) a  .

7

£

x ‚ Ã Ì  ) a ZnS ~ à Ì} Œ •õ  200 ^◦ C ∼ 400 ^◦ C – Ð \ P % ƒo ô  Ç r « Ñ [

þ

t \  @ / # Œ z  ´“ : r \ " f F  gf  ¨ à º Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 `  ¦ 8 £ ¤& ñ % i  .

F 

gf  ¨ à º Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 Ü ¼– РÒ'  200 ^◦ C\  ¦ ] jü @ô  Ç
 Qt  r « Ñ [

þ

t _   â Ä º ∼310 nm (∼ 4.0 eV)   H % ƒ\ " f / å L  ô  Ç F  gf  ¨ à º

 { 9 # Qz Œ ™`  ¦ ^  ¦ à º e ”  . s  / å L  ô  Ç 7 £ x   H f ” ] X „  s  \ 



-t  {  ½ ¨› ¸\  ¦ ”   ì ø ͕ ¸^ ‰_  l œ íf  ¨ à º é ß –\ " f F  gf  ¨ à º

\

 _ ô  Ç  כ { 9  à º e ”   [25]. F  gf  ¨ à º > à º ፠ H l œ íf  ¨ à º é

ß –   H % ƒ F  gf  ¨ à º Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 [ þ t – РÒ'  > í ß –½ + É Ã º e ” “ ¦ { 9   F 

g € ª œ  \  -t  hν_  † < Êà º– РÒ' 
 ? /# Q”   . Fig. 5  H F 

gf  ¨ à º > à º_  ] jY  L õ  { 9   F  g \  -t   s _  › ' a > \  ¦
 

 · p  כ s  . f ” ] X  „  s { 9  M : F  gf  ¨ à º > à ºü < { 9   F  g € ª œ



 \  -t   s _  › ' a > \  ¦  6 £ § d ”  (2)ü < ° ú    [25].

(αhν) ² ∼ (hν − E g ) (2)

#

Œl " f h  H Planck  © œÃ ºs “ ¦, ν  H { 9   F  g € ª œ _  ”  1 l x à º s

 . F  g † < Æ& h “   \  -t  {  ç ß –   (E _g )“ É r Fig. 5 \ 
  · p



ü < ° ú  s  (αhν) ² =0 \  @ /ô  Ç • ¸³ ð_  f ” ‚  `  ¦ ü @¶ ú š† < ÊÜ ¼– Ð

Fig. 6. (Color online) (a) Oscilloscope trace of the pho- toexcited carrier and (b) dV /dt of the ZnS films.

"

f % 3   H  . f ” ] X  F  g„  s   H s  Õ ªa Ë >\ " f f ” ‚  \  _ K  S X ‰ “  

 )

a “ ¦, 7 £ x ‚ Ã Ì  ) a ZnS ~ à Ì} Œ •õ  \ P % ƒo ô  Ç ~ à Ì} Œ •[ þ t _  F  g † < Æ& h “  

\

 -t  {  ç ß –  “ É r 3.85 eV ∼ 3.92 eV  t     % i  . s 

° ú

כ[ þ t“ É r   É r II-VI+ þ A s “ : r  o½ + ËÓ ü t ì ø ͕ ¸^ ‰ CdS (2.57 eV ∼ 2.64 eV) ü < q “ § | ¨ c à º e ” “ ¦, ZnS & ñ ¹ ¢ ¤€  ^ ‰ $ 3  ƒ  F  g ½ ¨

›

¸\ " f ˜ Г ¦  ) a \  -t  {  ç ß –   (3.68 eV ∼ 3.79 eV) ˜ Ð 



 H ∼0.2 eV Z  }“ É r \  -t  {  ç ß –  `  ¦ ˜ Ðe ” `  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3   [22].

>

é ß –+ þ A F  g` O Û ¼ (step pulse) › ¸  | ¨ c M :   r « Ñ_  ³ ð

€

 \ " f „   î  r ì ø Í  µ 1 ÏÒ q t  9, s – Ð “  K  + þ A$ í  ) a „  0 A

\  _ K  „   î  r ì ø Í   H ¿ º „  F G  s \  ¦ ³ ðÀ Ó >   ) a  .

Fig. 6(a)  H 7 £ x ‚ Ã Ì  ) a ZnS ~ à Ì} Œ •õ  200 ^◦ C ∼ 400 ^◦ C – Ð \ P % ƒ o

ô  Ç r « Ñ\  F  g` O Û ¼ › ¸ ÷ &€  " f r « Ñ ³ ð€  \ " f Ò q t$ í

 )

a „   î  r ì ø Í  ì ø Í@ / „  F G Ü ¼– Ð ³ ðÀ Ó €  " f t à º † < Êà º

&

h Ü ¼– Ð Ô  æ õ    H  1 l x`  ¦ ˜ Ð# ŒÅ ҍ  H š ¸z  ´– ÐÛ ¼ ïá Ô_   ² D G (trace)`  ¦
 ? /“ ¦ e ”  . Å Ò' Ÿ r ç ß – (transit time)“ É r r  ç

ß –\    É r „  · ú š_     oÖ  ¦ s     l  r  Œ •½ + É M : t _  r  ç

ß –Ü ¼– Ð & ñ _ ÷ &Ù ¼– Ð s \  ¦ & ñ S X ‰ >    & ñ l  0 A # Œ r  ç

ß –\    É r „  · ú š_     oÖ  ¦ (dV /dt)`  ¦ · ú ˜   ô  Ç  [26].

Table 1. Calculated values of drift mobility and carrier concentration for the ZnS thin films.

Film status Drift mobility Carrier concentration Transit time

( × 10

⁻²

cm

²

/V·s ) ( × 10

¹⁹

/cm

³

) ( µs )

as-deposited 3.25 5.06 13.8

200

^◦

C 1.24 12.7 14.4

300

^◦

C 2.07 8.32 13.2

400

^◦

C 2.45 7.77 11.9

Fig. 6(b)  H Fig. 6(a)\  ¦ p ì  r # Œ
  · p  כ Ü ¼– Ð" f x» ¡ ¤ Ü

¼– Ð
  · p r ç ß –_  l ï  r“ É r F  g  F G Ü ¼– Ð Ò q t$ í  ) a „   î  r ì

ø Í \  _ K  + þ A$ í ÷ &  H œ íl „  0 A þ j@ /“   r & h Ü ¼– Ð 

%

i Ü ¼ 9, ì ø Í@ /¼ #  „  F G Ü ¼– Ð s 1 l x # Œ » ¡ ¤& h  ) a „   î  r ì ø Í  [

þ

t – Ð “  ô  Ç (dV /dt) ¿ º× ¼ Qt >     l  r  Œ •½ + É M : t  _

 r ç ß –`  ¦ Å Ò' Ÿ r ç ß –Ü ¼– Ð % i  . 7 £ x ‚ Ã Ì  ) a ZnS ~ à Ì} Œ •õ  200

◦ C ∼ 400 ^◦ C – Ð \ P % ƒo ô  Ç r « Ñ[ þ t _  Å Ò' Ÿ r ç ß –“ É r 11.9 µs

∼ 14.4 µs  t     % i  . ¢ ¸ô  Ç ³ ðÀ Ós 1 l x • ¸ü < „   î  r ì ø Í  0

l

x • ¸  H Ó ü t o & h “   — ¸4 S qõ  Batra 1 p x [27] _  s  : r`  ¦ s 6   x 

#

Œ > í ß –½ + É Ã º e ” Ü ¼ 9, „   î  r ì ø Í _  Å Ò' Ÿ r ç ß – t ^T ü <   # Q ï

 r „  · ú š  s _  › ' a >   H

t T = dD

µV (3)

s

 . # Œl " f d  H r « Ñ_  ¿ ºa , D  H ¿ º „  F G (top and bottom electrodes)  s _   o , µ  H ³ ðÀ Ó s 1 l x • ¸ Õ ªo 

“

¦ V   H   # Qï  r „  · ú šs  . r ç ß –\  @ /ô  Ç dV /dt_  Õ ªA á Ԗ Ð Â

Ò'  8 £ ¤& ñ  ) a t T ü < d ”  (3)Ü ¼– РÒ'  ¿ ºa  €  • 1 µm“   7 £ x ‚ à Ì

 )

a ZnS ~ à Ì} Œ •õ  200, 300, 400 ^◦ C – Ð \ P % ƒo   ) a ~ à Ì} Œ •\  @ / 

#

Œ ³ ðÀ Ӏ ª œ/ B N s 1 l x • ¸ü < „   î  r ì ø Í  0 l x • ¸  H Table 1 \ 
 

? /% 3  . ³ ðÀ Ӏ ª œ/ B N s 1 l x • ¸  H ZnS é ß –  & ñ \  q “ §÷ & 9,



Å Ò  Œ •“ É r ° ú כ`  ¦ % 3 % 3 Ü ¼
 [22], N-doped ZnS
” ¸6 \ šà Ô (nanobelts) _  € ª œ/ B N s 1 l x • ¸ 5 × 10 ⁻³ cm ² /V·s ˜ Ð   H  H

° ú

כs % 3   [28]. # Œl " f „   î  r ì ø Í  0 l x • ¸_  > í ß – [26]“ É r n(d, t) = (κ/4πqµ)t ⁻¹ `  ¦ s 6   x % i Ü ¼ 9, κ  H q Ä »„  Ö  ¦ – Ð

"

f ZnS é ß –  & ñ _  Ä »„   © œÃ º ° ú כ“   8.0`  ¦ 2 [ # Œ > í ß – % i 



 [22]. 7 £ x ‚ Ã Ì  ) a ZnS ~ à Ì} Œ •õ  200 ^◦ C ∼ 400 ^◦ C – Ð \ P % ƒo  ô

 Ç ~ à Ì} Œ •“ É r à ºf ” ¼ # † ¾ Ós  0 AA á ¤ Ü ¼– Ð † ¾ Ó l  M :ë  H \  € ª œ/ B N ³ ð À

Ós  . s   H Ref. [29] \ " f VI/F K5 Å q q _  VI7 á ¤ S s   s `

›

  ´ ú §“ É r € ª œÜ ¼– Ð º ú ˜ ï> 
s × ¼ (chalcogenide) ì ø ͕ ¸^ ‰\ 

"

f  H { 9 ì ø Í& h Ü ¼– Ð p-+ þ A „  • ¸\  ¦
 ? / 9, VI7 á ¤ S  F K5 Å q

˜

Ð  & h “ É r € ª œ“    â Ä º  H n-+ þ A „  • ¸\  ¦
 ? /  H  כ Ü ¼– Ð ˜ Ð

“

¦ “ ¦ e ”  . ¢ ¸ Noufi 1 p x [29]“ É r F K5 Å q`  ¦ Ÿ í† < Êô  Ç  Œ ™" é ¶  o

½

+ ËÓ ü t _  „  l „  • ¸ : £ ¤$ í s  ‘   o (vacancies)
    ç ß – " é ¶



ü < ° ú  “ É r   & ñ   † < ÊÜ ¼– РÒ'  l “     H  o† < Æ| ¾ ӏ : r& h  $ í ì  r q

_     o\  _ ” > r ô  Ç “ ¦ ˜ Г ¦ô  Ç   e ”  .   " f 7 £ x ‚ Ã Ì  ) a ZnS ~ à Ì} Œ •õ  200 ^◦ C ∼ 400 ^◦ C – Ð \ P % ƒo ô  Ç ~ à Ì} Œ •_   â Ä º



 H S-rich s  9, Zn_  ‘   o  ¢ ¸  H  Ò7 á ¤ \  _ K " f p-+ þ A „  

•

¸\  ¦
 ? /  H  כ Ü ¼– Ð Ò q ty Œ •  ) a  . „   î  r ì ø Í  0 l x • ¸  H 200

◦ C – Ð \ P % ƒo ô  Ç r « Ñ\ " f  © œ  H ° ú כ`  ¦ ˜ Г     H  כ `  ¦ S X ‰

“

 ½ + É Ã º e ” % 3  . \ P ¨ î + þ A © œI  \ " f ì ø ͕ ¸^ ‰_  „   î  r ì ø Í



 0 l x • ¸  H Ô  ¦í  HÓ ü t _  0 l x • ¸ü < ° ú  l  M :ë  H \  200 ^◦ C – Ð \ P % ƒ o

ô  Ç r « Ñ_   â Ä º Ô  ¦í  HÓ ü t 0 l x • ¸   É r  â Ä º[ þ t ˜ Ð  Z  }  

“

¦ ½ + É Ã º e ”  . Ô  ¦í  HÓ ü t 0 l x • ¸ 9 þ t  â Ä º\   H > h> h Ô  ¦í  HÓ ü t

"

é

¶  [ þ t (dopant atoms) s  „   î  r ì ø Í _  í ß –ê ø Í" é ¶ s  ÷ &l  M

:ë  H \  s – Ð “  K  ³ ðÀ Ós 1 l x • ¸ y Œ ™™ è >   ) a  . 200 ^◦ C

–

Ð \ P % ƒo ô  Ç r « Ñ\ " f „   î  r ì ø Í _  ³ ðÀ Ós 1 l x • ¸  © œ



Œ

•“ É r ° ú כ`  ¦ ”     H  כ “ É r 0 A_   z  ´`  ¦ ¸ ú ˜ [ O " î “ ¦ e ”  

“

¦ ½ + É Ã º e ”  .

IV. + s Ç Â ] Ø

„

 l 7 £ x ‚ Ã Ì Z O Ü ¼– Ð ITO l ó ø Í 0 A\  ZnS ~ à Ì} Œ •`  ¦ ] j Œ • 

#

Œ ”  / B N„  l – Ð 5 Å q \ " f 10ì  r 1 l x î ß – 200 ^◦ C ∼ 400 ^◦ C – Ð \ P 

%

ƒo ô  Ç Ê ê X-‚    r] X > , „  > ~ ½ ÓØ  ¦ Å Ò „   ‰ & ³p  â , UV- Vis-NIR ì  rF  g > , X-‚   F  g„    ì  rF  g > , " é ¶   j Ë µ ‰ & ³p  â z  ´ +

« > x 9  F  g Ä »l  ~ ½ ӄ   : £ ¤$ í `  ¦ › ¸ ô  Ç   õ   H  6 £ § õ  ° ú  s  כ

¹€  •½ + É Ã º e ”  . X-‚    r] X  z  ´+ « >   õ \  _  €       © œ Ã

º  H a = 5.40 ˚ A“   & ñ ¹ ¢ ¤€  ^ ‰ ½ ¨› ¸– Ð (111) ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ð ‚  

× þ

˜ $ í  © œ† < Ê`  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3  . X-‚   F  g„    ì  rF  gì  r$ 3    õ 

–

РÒ'  r « ѳ ð€  _  " é ¶  › ¸$ í q  Zn:S  H 0.46:0.54 – Ð ZnS

~ Ã

Ì} Œ •s  ¸ ú ˜ $ í  © œ÷ &% 3 6 £ §`  ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ” % 3  . „  > ~ ½ ÓØ  ¦ Å Ò



„   ‰ & ³p  â z  ´+ « >\ " f  H \ P % ƒo  “ : r • ¸\  ¦ 7 £ x † < Ê\     õ

w n  © œ_  { 9  [ þ t s  Ó ü æ 5 g" f ì ø Í" é ¶+ þ A ó ø Í © œ ½ ¨› ¸\  ¦ s À ғ ¦, { 9

  ß ¼l  & h   & t €  " f   & ñ  o÷ &  H  כ Ü ¼– Ð
 z Œ ¤



. " é ¶   j Ë µ ‰ & ³p  â z  ´+ « >\ " f  H ] jY  L¨ î ç  H ] jY  L  H ³ ð€     } 9

l ü < ¨ î ç  H { 9   ß ¼l  \ P % ƒo  “ : r • ¸\  ¦ 7 £ x † < Ê\     7

£

x  % i  . z  ´“ : r \ " f 8 £ ¤& ñ  ) a F  g † < Æ& h “   \  -t  {  ç ß –  

“ É

r 7 £ x ‚ Ã Ì  ) a ZnS ~ à Ì} Œ •õ  200 ^◦ C ∼ 400 ^◦ C – Ð \ P % ƒo ô  Ç r 

«

Ñ\  @ / # Œ 3.85 eV ∼ 3.92 eV t     % i  . F  g Ä »l 

~

½ ӄ   : £ ¤$ í z  ´+ « >Ü ¼– РÒ'  8 £ ¤& ñ ô  Ç r « Ñ_  Å Ò' Ÿ r ç ß –“ É r 11.9 µs ∼ 14.4 µs s % 3 “ ¦, € ª œ/ B N ³ ðÀ Ӗ Ð" f p-+ þ A „  • ¸\  ¦
 ? /

%

3  . ¢ ¸ > í ß –  ) a ³ ðÀ Ӏ ª œ/ B N s 1 l x • ¸  H 1.24 × 10 ⁻² cm ² /V·s

∼ 3.25 × 10 ⁻² cm ² /V·s s % 3 “ ¦, „   î  r ì ø Í  0 l x • ¸  H 5.06

× 10 ¹⁹ /cm ³ ∼ 1.27 × 10 ²⁰ /cm ³ s % 3  .   " f    & ñ ZnS ~ à Ì} Œ •“ É r r  F  g‚   % ò % i \ " f_  F  g„    x 9  F  g l „  $ í ™ è



 6 £ x6   x`  ¦ 0 Aô  Ç F « і Ð" f s 6   x 0 p x “ ¦ Ô  ¦í  HÓ ü t`  ¦ • ¸i ç

†

< ÊÜ ¼– Ð" f \  -t  {  ç ß –  `  ¦  8¹ ¡ ¤ & ñ x 9  >  ] j# Q½ + É Ã º e ” 



.

P

c p 8 ý ò k >

s

 ƒ  ½ ¨  H 2013¸  • ¸  â  © œ@ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ  ƒ  ½ ¨ © œ† < Æ r _

 t " é ¶ Ü ¼– Ð s À Ò# Q& ’ 6 £ §.

REFERENCES

[1] S. Kasap and P. Capper, The Springer Handbook of Electronic and Photonic Materials (Springer, Berlin, 2007), p. 141.

[2] M. M. Irashchenko, A. S. Opanasyuk, N. M.

Opanasyuk, S. M. Danilchenk and V. V. Starikov, Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Op- toelectronics 14, 157 (2011).

[3] S. C. Choi, E. J. Yoon, D. H. Han, J. D. Lee and C. Y. Park et al., New Phys.: Sae Mulli 62, 1222 (2012).

[4] D. Kurbatov, A. Opanasyuk and H. Khlyap, Phys.

Stat. Sol. A 206, 1549 (2009).

[5] X. Fang, T. Zhai, U. K. Gantam, L. Li and L. Wu et al., Prog. Mater. Sci. 56, 175 (2011).

[6] M. Rusu, W. Eisele, R. Wiirz, A. Ennaoui and M.

Ch. Lux-Steiner et al., J. Phys. Chem. Solids 64, 2037 (2003).

[7] G. Gordillo and E. Romero, Thin Solid Films 484, 352 (2005).

[8] Y. P. Venkata Subbaiah, P. Prathap and K. T. Ra- makrishna Reddy, Appl. Surf. Sci. 253, 2409 (2006).

[9] R. Bhargava, Properties of Wide Band Gap II-VI Semiconductors (IEE/Inspec, London, 1997), p. 238.

[10] D. Hariskos, S. Spiering and M. Powalla, Thin Sold Films 480/481, 99 (2005).

[11] P. J. Dean, A. D. Pitt, M. S. Skolnick, P. J. Wright and B. Cockayne, J. Cryst. Growth 59, 301 (1982).

[12] Y. Tamomura, M. Kitagawa, A. Suzuki and S. Naka- jima, J. Cryst. Growth 99, 451 (1990).

[13] A. Antony, K. V. Murali, R. Manoj and M. K. Ja- yaraj, Mater. Chem. Phys. 90, 106 (2005).

[14] J. Ihanus, M. Ritala, M. Leskela, T. Prohaska and R. Resch et al., Appl. Surf. Sci. 120, 43 (1997).

[15] L. X. Shao, K. H. Chang and H. L. Hwang, Appl.

Surf. Sci. 212/213, 305 (2003).

[16] B. Elidrissi, M. Addou, M. Regragui, A. Bougrine and A. Akchouane et al., Mater. Chem. Phys. 68, 175 (2001).

[17] N. Fathy and M. Ichimura, Sol. Energy Mater. Sol.

Cells 87, 747 (2005).

[18] R. Jayakrishnan and G. Hodes, Thin Solid Films 440, 19 (2003).

[19] H. Tung Li, J. Appl. Phys. 34, 1730 (1963).

[20] I. P. Batra and H. Seki, J. Appl. Phys. 42, 1124 (1971).

[21] B. D. Cullity, Elements of X-ray Diffraction, 2nd ed. (Addison-Wesley Publishing Company Ins., New York, 1978), Chap. 4, p. 107.

[22] R. Poerschke, Data in Science and Technology (Springer-Verlag, Berlin, 1992), p. 26.

[23] JCPDS-International Centre for Diffraction Data, No. 050566, 2000.

[24] J. Chastain, Handbook of X-ray Photoelectron Spec- troscopy (Perkin-Elmer Corporation, Physical Elec- tronics Division, 1992).

[25] J. I. Pankove, Optical Processes in Semiconductors (Dover, New York, 1971), Chaps. 1-3.

[26] C. Manfredotti, A. Rizzo, L. Vasanelli, S. Galassini and L. Rugieri, J. Appl. Phys. 44, 5463 (1973).

[27] I. P. Batra and H. Seki, J. Appl. Phys. 41, 3409 (1970).

[28] X. A. Fang, T. Y. Zhai, U. K. Gautam, L. A. Li and L. M. Wu et al., Prog. Mater. Sci. 56, 175 (2011).

[29] R. Noufi, R. Axton, C. Herrington and S. K. Deb,

Appl. Phys. Lett. 45, 668 (1984).