Rev. Phys. Appl. (Paris) 15, 1521-1528 (1980)
DOI: 10.1051/rphysap:0198000150100152100

Préparation du sulfure cuivreux par décomposition thermique d'aérosol (SPRAY)

J. Vedel, P. Cowache et M. Dachraoui

Laboratoire d'Electrochimie Analytique et Appliquée , E.N.S.C.P., 11, rue Pierre-et-Marie-Curie, 75231 Paris Cedex 5, France

Abstract
The feasability of preparing cuprous sulfide by spray pyrolysis has been demonstrated. The stability of complexes formed between cuprous chloride and various sulphur donor molecules has been determined first time in acetonitrile, a solvent where copper (I) is stable. While the molecules of the thiourea type (S = C) form stable complexes, those of the disulfide type (C-S-C) form unstable complexes. Decomposition of this solid complexes CuCl-(thiourea) and CuCl-(thiourea)2 leads to digenite (Cu9-xS) and covellite (CuS) formation. Cuprous sulfide formed by spraying a solution containing twice copper (I) than sulphur has been characterized both by electrochemical and diffractometric analysis. The stoichiometric ratio depends on the nature of the substrate. Values very close from 2 have been obtained. CdS-Cu2 S heterojunctions have been realized and open circuit voltage values of 0.48 V have been observed by spraying upon vacuum deposited CdS.

Résumé
La possibilité de fabriquer du sulfure cuivreux par décomposition thermique d'aérosol (méthode spray) est démontrée. On a tout d'abord étudié par potentiométrie la stabilité des complexes que forme le chlorure cuivreux et diverses molécules donneuses de soufre dans l'acétonitrile, solvant où le cuivre I est stable. Les molécules du type thiourée (S = C) forment des complexes stables. Celles du type disulfure (C-S-C), des complexes instables. La décomposition des complexes solides CuCl-(thiourée) et CuCl (thiourée)2 conduit à la formation de digenite (Cu9-xS) et de covellite CuS. Le sulfure de cuivre formé par pulvérisation d'une solution contenant deux fois plus de cuivre I que de soufre a été caractérisé par analyse électrochimique et diffractométrie X. Son rapport stoechiométrique dépend de la nature du substrat. Des valeurs très voisines de 2 ont été obtenues. Des hétérojonctions CdS-Cu2S ont été préparées, et des tensions de circuit ouvert égales à 0,48 V ont été observées par pulvérisation sur CdS évaporé.

PACS
8115 - Methods of thin film deposition.
0520 - Thin film growth and epitaxy.
2520D - II VI and III V semiconductors.

Key words
copper compounds -- pyrolysis -- semiconductor materials -- semiconductor thin films -- spray coating techniques -- spray pyrolysis -- complexes -- acetonitrile -- thiourea -- digenite -- covellite -- diffractometric analysis -- stoichiometric ratio -- substrate -- vacuum deposited CdS -- decomposition -- electrochemical analysis -- CdS Cu sub 2 S heterojunction -- semiconductor thin film