Cadmium sulphide is known to have tremendous applications towards optoelectronic and nonlinear devices. Hence, here we have facilely casted the CdS films with diverse Se contents through low-cost spray pyrolysis technique. XRD study defends mono-phase formation of CdS having hexagonal system at all Se doping contents. Scherrer equation was employed to evaluate crystallite size in range of 15–25 nm. Vibrational study reveals the presence of fundamental modes of vibration of hexagonal CdS. EDX and SEM mapping studies approve the existence of Se and its homogeneous distribution all over the film. SEM micrographs shows the nanoscale grains formation on film surface and the size is increasing with Se doping. Optical study revealed that the grown films are of optimal quality with transparency in range of 60–75% with low absorbance and reflectance values. The refractive index values are noted to varied from 1 to 2.7 with wavelength and noticed to be reduced on Se content in UV–Vis region. The reduction in direct and indirect energy gap was found from 2.46 to 2.34 eV and 2.21 to 1.96 eV, correspondingly due to Se. PL emission profile contains an emission band at 528, 529, 529, 530 and 546 nm for 0.0, 0.5, 1.0, 2.5, 5.0 wt% Se:CdS films. Dielectric constant and loss were estimated. The nonlinear refraction ( n 2 ) and absorption coefficient ( β ) and third-order nonlinear susceptibility $$(\chi^{3} )$$ ( χ 3 ) values were determined using Z -scan and observed in order of 10 –8 cm 2 /W, 10 –4 cm/W and 10 –3 esu, correspondingly. The high values of $$\chi^{3}$$ χ 3 propose the films for nonlinear applications.

中文翻译：

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Se掺杂对喷雾热解制备的光电子学CdS薄膜的光学和三阶非线性光学性质的影响

众所周知，硫化镉在光电和非线性器件方面有着巨大的应用。因此，我们在这里通过低成本的喷雾热解技术轻松地浇铸了具有不同 Se 含量的 CdS 薄膜。XRD 研究证明了在所有 Se 掺杂含量下具有六方晶系的 CdS 的单相形成。Scherrer 方程用于评估 15-25 nm 范围内的微晶尺寸。振动研究揭示了六方硫化镉的基本振动模式的存在。EDX 和 SEM 映射研究证实了 Se 的存在及其在整个薄膜中的均匀分布。SEM 显微照片显示薄膜表面形成纳米级晶粒，并且尺寸随着 Se 掺杂而增加。光学研究表明，生长的薄膜具有最佳质量，透明度在 60-75% 范围内，吸光度和反射率值较低。注意到折射率值随波长在 1 到 2.7 之间变化，并且注意到在 UV-Vis 区域的 Se 含量降低。发现直接和间接能隙从 2.46 到 2.34 eV 和 2.21 到 1.96 eV 减少，相应地是由于硒。对于 0.0、0.5、1.0、2.5、5.0 wt% Se:CdS 薄膜，PL 发射曲线包含 528、529、529、530 和 546 nm 的发射带。估计介电常数和损耗。非线性折射 ( n 2 ) 和吸收系数 ( β ) 和三阶非线性磁化率 $$(\chi^{3} )$$ ( χ 3 ) 值使用 Z 扫描确定并按 10 –8 的顺序观察cm 2 /W、10 –4 cm/W 和 10 –3 esu，相应地。$$\chi^{3}$$ χ 3 的高值表明薄膜适用于非线性应用。7 波长，并注意到在 UV-Vis 区域的 Se 含量降低。发现直接和间接能隙从 2.46 到 2.34 eV 和 2.21 到 1.96 eV 减少，相应地是由于硒。对于 0.0、0.5、1.0、2.5、5.0 wt% Se:CdS 薄膜，PL 发射曲线包含 528、529、529、530 和 546 nm 的发射带。估计介电常数和损耗。非线性折射 ( n 2 ) 和吸收系数 ( β ) 和三阶非线性磁化率 $$(\chi^{3} )$$ ( χ 3 ) 值使用 Z 扫描确定并按 10 –8 的顺序观察cm 2 /W、10 –4 cm/W 和 10 –3 esu，相应地。$$\chi^{3}$$ χ 3 的高值表明薄膜适用于非线性应用。7 波长，并注意到在 UV-Vis 区域的 Se 含量降低。发现直接和间接能隙从 2.46 到 2.34 eV 和 2.21 到 1.96 eV 减少，相应地是由于硒。对于 0.0、0.5、1.0、2.5、5.0 wt% Se:CdS 薄膜，PL 发射曲线包含 528、529、529、530 和 546 nm 的发射带。估计介电常数和损耗。非线性折射 ( n 2 ) 和吸收系数 ( β ) 和三阶非线性磁化率 $$(\chi^{3} )$$ ( χ 3 ) 值使用 Z 扫描确定并按 10 –8 的顺序观察cm 2 /W、10 –4 cm/W 和 10 –3 esu，相应地。$$\chi^{3}$$ χ 3 的高值表明薄膜适用于非线性应用。相应地由于Se。对于 0.0、0.5、1.0、2.5、5.0 wt% Se:CdS 薄膜，PL 发射曲线包含 528、529、529、530 和 546 nm 的发射带。估计介电常数和损耗。非线性折射 ( n 2 ) 和吸收系数 ( β ) 和三阶非线性磁化率 $$(\chi^{3} )$$ ( χ 3 ) 值使用 Z 扫描确定并按 10 –8 的顺序观察cm 2 /W、10 –4 cm/W 和 10 –3 esu，相应地。$$\chi^{3}$$ χ 3 的高值表明薄膜适用于非线性应用。相应地由于Se。对于 0.0、0.5、1.0、2.5、5.0 wt% Se:CdS 薄膜，PL 发射曲线包含 528、529、529、530 和 546 nm 的发射带。估计介电常数和损耗。非线性折射 ( n 2 ) 和吸收系数 ( β ) 和三阶非线性磁化率 $$(\chi^{3} )$$ ( χ 3 ) 值使用 Z 扫描确定并按 10 –8 的顺序观察cm 2 /W、10 –4 cm/W 和 10 –3 esu，相应地。$$\chi^{3}$$ χ 3 的高值表明薄膜适用于非线性应用。非线性折射 ( n 2 ) 和吸收系数 ( β ) 和三阶非线性磁化率 $$(\chi^{3} )$$ ( χ 3 ) 值使用 Z 扫描确定并按 10 –8 的顺序观察cm 2 /W、10 –4 cm/W 和 10 –3 esu，相应地。$$\chi^{3}$$ χ 3 的高值表明薄膜适用于非线性应用。非线性折射 ( n 2 ) 和吸收系数 ( β ) 和三阶非线性磁化率 $$(\chi^{3} )$$ ( χ 3 ) 值使用 Z 扫描确定并按 10 –8 的顺序观察cm 2 /W、10 –4 cm/W 和 10 –3 esu，相应地。$$\chi^{3}$$ χ 3 的高值表明薄膜适用于非线性应用。