ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛЕНКИ СЕЛЕНИДА СУРЬМЫ ПУТЕМ СЕЛЕНИЗАЦИИ

В данной работе представлены метод синтеза пленки селенида сурьмы (Sb2Se3), а также исследования его морфологии, структурных и оптических свойств. Метод синтеза состоял из двух этапов. На первом этапе с помощью магнетронного распыления был получен прекурсор из сурьмы. На втором этапе была проведена селенизация в парах селена при температуре 400 °C в течение 10 минут. Морфология полученных пленок была исследована с помощью сканирующей электронной микроскопии. Результаты исследования морфологии показали, что пленка имеет поликристаллическую структуру с хорошей адгезией к кремниевой подложке. С помощью энергодиспергирующей спектрокопии (ЭДС) был исследован элементный состав пленки. По результатам ЭДС соотношение атомного процента Se/Sb составило 1,59, что указывает на получение пленки, близкой к стехиометрическому. Данные, полученные ЭДС, были подтверждены исследованием фазового состава, выполненным методом рентгенофазного исследования. Было выяснено, что пленка кристаллизируется в орторомбической сингонии (Pnma). Дополнительных фаз в структуре не было обнаружено. Для исследования оптоэлектронных свойств пленки был снят спектр отражения. Из спектра отражения методом Таука была определена ширина запрещенной зоны, равная 1,69 эВ, что является оптимальным для применения в оптоэлектронных устройствах.

1. Le Marois, J.B., Pales, A.F., Bennett, S. Reaching net zero emissions demands faster innovation, but we’ve already come a long way. International Energy Agency, 13 (2023).

2. Lee, T.D., Ebong, A.U. A review of thin film solar cell technologies and challenges. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 70, 1286–1297 (2017).

3. Machkih, K., Oubaki, R., Makha, M. A review of CIGS thin film semiconductor deposition via sputtering and thermal evaporation for solar cell applications. Coatings, 14(9), 1088 (2024).

4. Scarpulla. M.A. et al. CdTe-based thin film photovoltaics: Recent advances, current challenges and future prospects. Solar Energy Materials and Solar Cells, 255, 112289 (2023).

5. Stuckelberger, M., Biron, R., Wyrsch, N., Haug, F.J., Ballif, C. Progress in solar cells from hydrogenated amorphous silicon. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 76, 1497–1523 (2017).

6. Han, T., Luo, M., Liu, Y., Lu, C., Ge, Y., Xue, X.,.Xu, X. Sb2S3/Sb2Se3 heterojunction for highperformance photodetection and hydrogen production. Journal of Colloid and Interface Science, 628, 886–895 (2022).

7. Mavlonov, A., Razykov, T., Raziq, F., Gan, J., Chantana, J., Kawano, Y., Qiao, L. A review of Sb2Se3 photovoltaic absorber materials and thin-film solar cells. Solar Energy, 201, 227–246 (2020).

8. Qin, X., Xu, B., Lin, J., Chen, J., Tong, H., Chen, Y., Sun, L. Above 10% efficient electrodeposited Cu2ZnSn (S, Se)4 solar cell achieved by modifying precursor. Solar Energy Materials and Solar Cells, 242, 111781 (2022).

9. Singh, P.K., Rai, S., Lohia, P., Dwivedi, D.K. Comparative study of the CZTS, CuSbS2 and CuSbSe2 solar photovoltaic cell with an earth-abundant non-toxic buffer layer. Solar Energy, 222, 175–185 (2021).

10. Zhang, L., Zheng, J., Liu, C., Xie, Y., Lu, H., Luo, Q., Mai, Y. Over 10% Efficient Sb2 (S, Se)3 Solar Cells Enabled by CsI‐Doping Strategy. Small, 20(27), 2310418 (2024).

11. Nowshad, N., Islam, R., Uddin, M.N. Photovoltaic Performance Analysis of CH3NH3PbI3 Perovskite Solar Cells Using SCAPS Simulation. Chemistry of Inorganic Materials, 100107 (2025).

12. Maurya, K.K., Singh, V. NSb2Se3 versus Sb2S3 solar cell: a numerical simulation. Solar Energy, 228, 540–549 (2021).

13. Zeng, K., Xue, D. J., Tang, J. Antimony selenide thin-film solar cells. Semiconductor Science and Technology, 31(6), 063001 (2016).

14. Greene, J.E. Tracing the recorded history of thin-film sputter deposition: From the 1800s to 2017. Journal of Vacuum Science & Technology A., 35(5) (2017).

15. Shongalova, A., Correia, M.R., Teixeira, J.P., Leitão, J.P., González, J.C., Ranjbar, S., Fernandes, P.A. Growth of Sb2Se3 thin films by selenization of RF sputtered binary precursors. Solar Energy Materials and Solar Cells, 187, 219–226 (2018).

16. Oliphant, E., Mantena, V., Brod, M., Snyder, G.J., Sun, W. Why does silicon have an indirect band gap? Materials Horizons, 12(9), 3073–3083 (2025).

17. Nicolás-Marín, M.M., González-Castillo, J.R., Vigil-Galán, O., Courel, M. The state of the art of Sb2 (S,Se)3 thin film solar cells: current progress and future prospect. Journal of Physics D: Applied Physics, 55(30), 303001(2022).

18. Cifuentes, N., Ghosh, S., Shongolova, A., Correia, M.R., Salomé, P.M., Fernandes, P.A., González, J.C. Electronic conduction mechanisms and defects in polycrystalline antimony selenide. The Journal of Physical Chemistry C, 124(14), 7677–7682 (2020).