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Numéro
J. Phys. III France
Volume 4, Numéro 5, May 1994
Page(s) 983 - 996
DOI https://doi.org/10.1051/jp3:1994179
DOI: 10.1051/jp3:1994179
J. Phys. III France 4 (1994) 983-996

Etude des propriétés optiques des couches minces de CuInS 2 et d'In-S " Airless spray "

N. Kamoun1, R. Bennaceur1 and J. M. Frigerio2

1  Laboratoire de Physique de la Matière condensée, Faculté des Sciences de Tunis, 1060 le Belvédère, Tunisie
2  Laboratoire d'Optique des Solides (URA CNRS 781), Université Pierre et Marie Curie Paris VI, 4 Place Jussieu, 75252 Paris Cedex 05, France

(Reçu le 28 juin 1993, révisé le 3 janvier 1994, accepté le 25 janvier 1994)

Abstract
In this work we have studied the optical properties of the thin CuInS 2 and In-S layers prepared by airless spray " P.S.A. ". The study of the optical properties from the ellipsometric measure realized in the interval energy of incident photons [1.5-4] eV, has showed that the refraction index n1 and the extinction coefficient k1 vary in the interval [1.8-2.3] and [0.45-0.80] respectively. The absorption coefficient $\alpha$ of the thin CuInS 2 layers realized for different ratios x of the concentrations in the spray solution $\left(x =\frac{\rm [CuI]}{\rm [InIII]}\right)$ is high with values varied between ( $5 \times 10^4$ and $18 \times 10^4$ cm -1). The direct gap energy of the thin CuInS 2 layers of the order of 1.38 eV. In the same way, we study the spectrum variation of $n_1 (\lambda)$ and $k_1 (\lambda)$ of the thin In-S layers, realized for two values of ratio y of the concentration in the spray solution $\left(y=\frac{[\rm In^{3+}]}{[\rm S^{2-}]}\right)$, shows that for the value of y = 0.6 (material $\beta$-In 2S 3) the refraction index is higher than that of the thin layer obtained for the value of y = 0.75 (material In 6S 7) [1], and that the extinction coefficient is lower than that of In 6S 7. For In-S thin layers, $\alpha$ is also high with values varing between $2\times10^4$ and $12\times10^4$ cm -1. The direct band gap of materials $\beta$-In 2S 3 and In 6S 7 are 2.22 eV and 1.94 eV respectively. The heat treatment under vacuum at 573 K during two hours improves the optical quality of the thin " p " type CuInS 2 Layer.

Résumé
Dans ce travail nous avons étudié les propriétés optiques des couches minces de CuInS 2 et d'In-S réalisées par pulvérisation chimique réactive sans air " P.S.A. ". L'étude des propriétés optiques des couches minces de CuInS 2, à partir des mesures ellipsométriques effectuées dans le domaine des photons incidents [1,5-4] eV, a révélé que l'indice de réfraction n1 et le coefficient d'extinction k1 varient respectivement dans les domaines [1,8-2,3] et [0,45-0,80]. Le coefficient d'absorption $\alpha$, des couches minces de CuInS 2 réalisées pour différents rapports x des concentrations de cuivre et d'indium dans la solution de spray $\left(x =\frac{\rm [CuI]}{\rm [InIII]}\right)$ est élevé avec des valeurs comprises entre $5 \times 10^4$ et $18 \times 10^4$ cm -1. Le gap des couches minces de CuInS 2 est direct, il est de l'ordre de 1,38 eV.

    De même, nous avons étudié des spectres de variation $n_1 (\lambda)$ et $k_1 (\lambda)$ des couches minces d'In-S, réalisées pour deux valeurs du rapport y des concentrations dans la solution de spray ( $y=\frac{[\rm In^{3+}]}{[\rm S^{2-}]}=0,6$ matériau $\beta$-In 2S 3 et y = 0,75 matériau $\rm In_6S_7$ [1]). Pour les couches minces d'In-S, $\alpha$ est aussi élevé, il est compris entre $2\times10^4$ et $12\times10^4$ cm -1. Les gaps directs des matériaux $\beta$-In 2S 3 et In 6S 7 sont respectivement de l'ordre de 2,22 eV et 1,94 eV. Le traitement thermique sous vide pendant deux heures à 573 K améliore la qualité optique des couches minces de CuInS 2 de type " p ".



© Les Editions de Physique 1994