Effect of KCl on the optical and structural properties of CaZnO3 perovskite thin films

• Autorzy: Al-Saqa Read Hashim , Jassim Ismail Kalil , Uonis Mohammad Mahmood

Identyfikatory

DOI

10.15199/40.2023.8.3

Warianty tytułu

PL

Wpływ KCl na właściwości optyczne i strukturalne cienkich warstw perowskitu CaZnO3

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The primary goal of this study is to determine whether the produced CaZnO3 perovskite compound may be used in the production of solar cells and diodes. CaZnO3 perovskite thin films have been prepared and examined using scanning electron microscopy (SEM), X-ray spectroscopy, and UV spectroscopy. The films were made using the chemical spray pyrolysis deposition (CSPD) method; they were prepared from a mixture of 0.6 g of CaCl2 and ZnCl2 with 1.2 g of KOH, and CaZnO3 thin films were deposited on a glass substrate at a temperature of 150°C. Optical properties such as transmittance (T), absorbance (A), reflectance (R), the refractive index (n), and extinction coefficient (k) were studied. The energy gap varied from 3.19 eV for films without KCl to 3.22 eV for films with KCl, indicating that the presence of KCl had an impact on the energy gap; furthermore, the average particle’s diameter for films with KCl was about 112.28 nm and decreased to 53.86 nm when KCl was removed from the solutions to obtain pure in CaZnO3 perovskite thin films.

PL

Wpływ KCl na właściwości optyczne i strukturalne cienkich warstw perowskitu CaZnO3 Głównym celem badania było określenie, czy wytworzony perowskitowy związek CaZnO3 może zostać wykorzystany do produkcji ogniw fotowoltaicznych i diod. Przygotowano cienkie warstwy perowskitu CaZnO3, które zostały zbadane za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM), spektrometru rentgenowskiego i spektrometru UV. Warstwy zostały wykonane przy użyciu metody chemicznego osadzania pirolitycznego (CSPD); przygotowano je z mieszaniny 0,6 g CaCl2 i ZnCl2 z 1,2 g KOH, cienkie warstwy CaZnO3 osadzono na szklanym podłożu w temperaturze 150°C. Zbadano właściwości optyczne, takie jak transmitancja (T), absorbancja (A), współczynnik odbicia (R), współczynnik załamania światła (n) i współczynnik ekstynkcji (k). Przerwa energetyczna wynosiła od 3,19 eV w wypadku warstw bez KCl do 3,22 eV dla warstw z KCl, co świadczy o tym, że obecność KCl miała wpływ na przerwę energetyczną. Średnica cząstek w warstwach zawierających KCl wynosiła średnio 112,28 nm i zmniejszyła się do 53,86 nm, gdy z roztworów usunięto KCl w celu uzyskania czystych postaci cienkich warstw CaZnO3.

Słowa kluczowe

EN

CaZnO3; perovskite; energy gap; diameter’s grain

PL

CaZnO3; perowskit; przerwa energetyczna; średnica ziarna; cienkie warstwy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2023
• Tom: nr 8
• Strony: 243--246
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., fot., tab., wykr.

Twórcy

autor

Al-Saqa Read Hashim

• College of Education for Pure Science, Tikrit University, Iraq

• https://orcid.org/0000-0003-3538-457X

autor

Jassim Ismail Kalil

• College of Education for Pure Science, Tikrit University, Iraq

• https://orcid.org/0009-0002-2997-6819

autor

Uonis Mohammad Mahmood

• College of Science, University of Mosul, Iraq

• https://orcid.org/0000-0001-5518-0502

Bibliografia

• [1] K. Frohna, S. D. Stranks. 2019. Hybrid Perovskites for Device Applications. In: O. Ostroverkhova (ed.). Handbook of Organic Materials for Electronic and Photonic Devices. Duxford: Woodhead Publishing.
• [2] D. Chenine. 2019. Ab-Initio Study of Structural, Optoelectronic, Thermodynamic and Magnetic Properties of Perovskite. Doctoral thesis. Mostaganem: University of Abdelhamid Ibn Badis.
• [3] M. Anaya, G. Lozano, M. E. Calvo, H. Míguez. 2017. “ABX3 Perovskites for Tandem Solar Cells.” Joule 1(4): 769–793. DOI: 10.1016/j.joule.2017.09.017.
• [4] S. Gholipour, M. Saliba. 2018. “From Exceptional Properties to Stability Challenges of Perovskite Solar Cells.” Small 14(46): 1802385. DOI: 10.1002/smll.201802385.
• [5] I. A. Younus, A. M. Ezzat, M. M. Uonis. 2020. “Preparation of ZnTe Thin Films Using Chemical Bath Deposition Technique.” Nanocomposites 6(4): 165–172. DOI: 10.1080/20550324.2020.1865712.
• [6] B. A. Al-Asbahi, S. M. H. Qaid, M. Hezam, I. Bedja, H. M. Ghaithan, A. S. Aldwayyan. 2020. “Effect of Deposition Method on the Structural and Optical Properties of CH3NH3PbI3 Perovskite Thin Films.” Optical Materials 103: 109836. DOI: 10.1016/j.optmat.2020.109836.
• [7] L. Sun, G. Yuan, L. Gao, J. Yang, M. Chhowalla, M. H. Gharahcheshmeh, K. K. Gleason, Y. S. Choi, B. H. Hong, Z. Liu. 2021. “Chemical Vapour Deposition.” Nature Reviews Methods Primers 1: 5. DOI: 10.1038/s43586-020-0005-y.
• [8] A. A. F. Husain, W. Z. W. Hasan. 2017. “Transparent Solar Cell Using Spin Coating and Screen Printing.” Pertanika Journal of Science and Technology 25(S): 225–234.
• [9] T. Oku, J. Nomura, A. Suzuki, H. Tanaka, S. Fukunishi, S. Minami, S. Tsukada. 2018. “Fabrication and Characterization of CH3NH3PbI3 Perovskite Solar Cells Added with Polysilanes.” International Journal of Photoenergy: 8654963. DOI: 10.1155/2018/8654963.
• [10] D. Perednis, L. J. Gauckler. 2005. “Thin Film Deposition Using Spray Pyrolysis.” Journal of Electroceramics 14: 103–111. DOI: 10.1007/s10832-005-0870-x.
• [11] R. H. Al-saqa, I. K. Jassim. 2023. “Effect of KOH Concentration on the Optical and Structural Properties of Perovskite CaZnO3 Thin Films.” International Journal of Scientific Research in Science and Technology 10(1): 33– 37. DOI: 10.32628/IJSRST229692.
• [12] G. Xing, N. Mathews, S. Sun, S. S. Lim, Y. M. Lam, M. Grätzel, S. G. Mhaisalkar, T. C. Sum. 2013.“Long-Range Balanced Electron- and Hole-Transport Lengths in Organic-Inorganic CH3NH3PbI3.” Science 342: 344–347. DOI: 10.1126/science.1243167.
• [13] X. Che. 2018. Étude théorique de matériaux pérovskites halogénées. Thèse de doctorat. Rennes: Université de Rennes 1.
• [14] H. Tsai, F. Liu, S. Shrestha, K. Fernando, S. Tretiak, B. Scott, D. T. Vo, J. Strzalka, W. Nie. 2020. “A Sensitive and Robust Thin-Film X-Ray Detector Using 2D Layered Perovskite Diodes.” Science Advances 6(15): 815. DOI: 10.1126/sciadv.aay0815.
• [15] Ph. Courty, H. Ajot, Ch. Marcilly, B. Delmon. 1973. Oxydes mixtes ou en solution solide sous forme très divisée obtenus par décomposition thermique de précurseurs amorphes”. Powder Technology 7(1): 21–38. DOI: 10.1016/0032-5910(73)80005-1.
• [16] A. Kunioka, Y. Sakai. 1965. “Optical and Electrical Properties of Selenium-Cadmium Sulfide Photovoltaic Cells.” Solid-State Electronics 8(12): 961–965. DOI: 10.1016/0038-1101(65)90161-9.
• [17] N. Q. Minh. 1993. “Ceramic Fuel Cells.” Journal of the American Ceramic Society 76(3): 563–588. DOI: 10.1111/j.1151-2916.1993.tb03645.x.
• [18] S. Gariglio, J. M. Triscone. 2011. “Oxide Interface Superconductivity.” Comptes Rendus Physique 12(5): 591–599. DOI: 10.1016/j.crhy.2011.03.006.
• [19] R. H. Al-Saqa, I. K. Jassim. 2022. “Effect of Substrate Temperature on the Optical and Structural Properties of CaZnO3 Perovskite Thin Films.” Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures 18(1): 165–172. DOI: 10.15251/DJNB.2023.181.165.
• [20] https://oqmd.org/materials/structure/2006046 (access: 1.11.2022).
• [21] R. H. AL-Saqa, S. J. AL-Taie. 2019. “Theoretical Study of Mechanical, Elastic and Phonon Frequency Spectrum Properties for GaAs at High Pressure. ”Journal of Siberian Federal University. Mathematics and Physics 12(3): 371–378. DOI: 10.17516/1997-1397-2019-12-3-371-378.
• [22] Y. Benkrima, A. Souigat, Z. Korichi, M. E. Soudani. 2022. “Structural and Optical Properties of Wurtzite Phase MgO: First Principles Calculation.” Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures 17(4): 1212–1220. DOI: 10.15251/DJNB.2022.174.1211