RTU Research Information System
Latviešu English

Publikācija: Phase Transitions in SnxSy Thin Films and Their Properties

Publikācijas veids Promocijas darbs
Pamatdarbībai piesaistītais finansējums Valsts budžeta finansējums izglītībai
Defending: ,
Publication language Latvian (lv)
Title in original language Fāžu pārejas SnxSy plānajās kārtiņās un to īpašības
Title in English Phase Transitions in SnxSy Thin Films and Their Properties
Field of research 2. Engineering and technology
Sub-field of research 2.5 Materials engineering
Authors Līga Grase
Keywords alvas sulfīdi, plānās kārtiņas, Nd:YAG lāzers, fāžu pārejas
Abstract Promocijas darbs veltīts alvas disulfīda plāno kārtiņu, kas iegūtas ar tuvā attāluma sublimācijas (CSS) metodi, modificēšanai ar mērķi ierosināt fāžu pārejas SnxSy plānajās kārtiņās. Darbā aprakstītas un analizētas SnS2 plāno kārtiņu struktūras īpašības un ķīmiskā sastāva izmaiņas pirms un pēc termiskās apstrādes vakuuma krāsnī un modificēšanas ar otrās harmonikas Nd:YAG lāzera starojumu ar dažādiem lāzera parametriem. Tika veikti struktūras pētījumi SnS2 plānajām kārtiņām, kas atdedzinātas vakuuma krāsnī pie dažādām temperatūrām un ar dažādu izturēšanas laiku. Rezultātā tika noteikti optimālie parametri fāžu pārejas ierosināšanai ar mērķi iegūt vienfāžu SnS plānās kārtiņas no SnS2 plānās kārtiņas. Izstrādāts jauns paņēmiens Sn-S bināro savienojumu fāžu pārejas ierosināsanai lāzera starojuma ietekmē. Pirmo reizi tika parādīta iespēja, ka ar otrās harmonikas Nd:YAG lāzera starojumu ir iespējams lokāli ierosināt fāžu pārejas SnxSy plānajās kārtiņās. Tika noteikti trīs intensitātes sliekšņi (Isl), kā rezultātā tiek ierosināta fāžu pāreja no heksagonālās SnS2 fāzes uz ortorombisko SnS fāzi, norisinās Sn metāliskas fāzes veidošanās uz SnS virsmas, kā arī notiek SnS2 materiāla ablācija. Noskaidrots, ka SnS2-->SnS un SnS-->Sn fāžu pārejas ierosināšanas mehānisms ir saistīts ar temperatūras gradienta izsauktu S atomu dreifu uz plānās kārtiņas virsmu, ar tam sekojošu S iztvaikošanu. Iespēja lokāli ierosināt fāžu pārejas SnxSy materiālā paver šī materiālu potenciālu lietojumam optoelektronikas ierīcēs, tādās kā saules elementi, jo ar vienu tehnoloģisko paņēmienu tiek izveidota p-n heteropāreja ar Sn metālisku kontaktu. Eksperimentālie rezultāti un to izvērtējums veikts, izmantojot zinātniskās literatūras datus. Darba gaitā izstrādāts fāžu pāreju ierosināšanas paņēmiens alvas sulfīdos un saņemts Latvijas Republikas patents LV15214 “Fāžu pāreju ierosināšanas paņēmiens alvas sulfīdos” (L.Grase, A.Medvids, P.Onufrijevs).
Abstract in English Doctoral thesis is dedicated to the modification of tin disulphide thin films obtained by closed spaced sublimation (CSS) method with the aim to obtain phase transitions in SnxSy thin films. The work includes description and analysis of SnS2 thin films structure properties and chemical composition changes before and after thermal annealing in vacuum furnace, and modification by second harmonic Nd:YAG laser irradiation with different laser parameters. The structural investigations of the SnS2 thin films annealed in vacuum oven at different temperatures and with different exposure time were carried out. As a result, optimal parameters for phase transition initiation were determined, with the aim to obtain single-phase SnS thin film from initial SnS2 thin film. A new technique to initiate phase transition in Sn-S binary compounds using laser irradiation was proposed. For the first time, possibility to locally initiate phase transitions in polycrystalline SnxSy thin films using second harmonic Nd: YAG laser was shown. In this respect, three intensity thresholds (Ith) were determined, which results in initiation of phase transition from hexagonal SnS2 phase to orthorhombic SnS phase, formation of a metallic phase of Sn on the surface of SnS, as well as an ablation of SnS2 material. The mechanism of initiation of phase transition SnS2-->SnS un SnS-->Sn has been determined which was related to the drift of S atoms towards the surface of thin film due to the temperature gradient effect and subsequent evaporation of S. The possibility to induce phase transitions in SnxSy material opens a potential of this material to be used in optoelectronic devices, such as solar cells, because it is possible to obtain p-n heterojunction with Sn metallic contact using one technological task. Experimental results are discussed and explained in context of scientific literature. A new method of initiation of phase transition in tin sulphides has been developed and a patent of the Republic of Latvia LV15214 “Initiation method of phase transitions in tin sulphides” (L.Grase, A.Medvids, P.Onufrijevs) has been received.
Reference Grase, Līga. Phase Transitions in SnxSy Thin Films and Their Properties. PhD Thesis. Rīga: [RTU], 2017. 84 p.
Summary in English Summary in English
ID 26343