Кислотно-основные и адсорбционные свойства поверхности полупроводниковых твердых растворов системы ZnSe-CdSe

• Автор: Буданова, Елена Михайловна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 152 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Литературный обзор
1.1. Объемные свойства 1пБе, Ссйе и их твердых растворов
1.1.1 Т ермодинамические характеристики
1.1.2 Кристаллохимия и химическая связь
1.1.3 Химические свойства
1.1.4. Электрофизические и оптические свойства
1.2. Поверхностные свойства селенидов цинка и кадмия
1.2.1 Состояние поверхности
1.2.2 Адсорбция газов и паров
1.2.3 Каталитические и кислотно-основные свойства
1.3. Методы получения твердых растворов ХихСсЬ-хЭе
1.3.1 Выращивание объемных кристаллов
1.3.2 Выращивание пленок
1.4. Методы исследования кислотно-основных свойств поверхности твердых адсорбентов и катализаторов
Глава 2. Методика эксперимента
2.1. Исследуемые объекты и их получение
2.2. Идентификация твердых растворов
2.2.1. Рентгенографический анализ
2.2.2. Определение плотности
2.2.3. Термогравиметрический анализ
2.3. Рентгеновский фотоэлектронный анализ поверхности
2.4. Адсорбция молекул-зондов из газовой фазы
2.4.1. Выбор и получение адсорбатов
2.4.2. Адсорбционные измерения
2.5. Термодесорбционные измерения
2.5.1. Сущность метода и условия эксперимента
2.5.2. Термодесорбция с манометрической регистрацией
2.5.3. Термодесорбция с масс-спектрометрической регистрацией
2.5.4. Методика анализа термодесорбционных данных
2.6. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР)
2.7. Метод инфракрасной спектроскопии (ИКС)
2.8. Исследование кислотно-основных свойств в жидких средах
2.8.1. Определение рН-изоэлектрического состояния
2.8.2. Исследование каталитической активности
Глава 3. Результаты эксперимента
3.1. Идентификация твердых растворов
3.1.1. Рентгенографические исследования
3.1.2. Определение плотности
3.1.3. Термогравиметрический анализ
3.2. Адсорбция молекул-зондов 1ЯНз и С02

3.3. Термодесорбция аммиака и диоксида углерода
3.3.1. Масс-спектрометрическая термодесорбция
3.3.2. Манометрический вариант
3.4. Спектры ЭПР
3.5. ИК-спектры адсорбированных молекул
3.5.1. Адсорбция NHj
3.5.2. Адсорбция СО2
3.6. Рентгеновский фотоэлектронный анализ
3.6.1. РФЭ-спектры поверхности CdSe
3.6.2. РФЭ-спектры поверхности ZnSe
3.6.3. РФЭ-спектры поверхности твердого раствора Zno,5Cdo,5Se
3.6.4. Адсорбция кислорода
3.7. Масс-спектрометрический анализ термодесорбции атмосферных газов
3.8. рН-изоэлектрнческого состояния
3.9. Каталитическая активность
Глава 4. Обсуждение результатов
4.1. Состояние реальной поверхности полупроводников
4.1.1. Химический состав поверхности и его изменение при различных обработках
4.1.2. Состав десорбированной фазы
4.2. Природа активных центров поверхности и механизм взаимодействия
с молекулами-зондами
4.2.1. Адсорбция аммиака
4.2.2. Адсорбция диоксида углерода
4.3. Кислотно-основные свойства поверхности системы ZnxCd[.xSe
Выводы
Список литературы
Введение

Общая характеристика работы
Актуальность темы. Возросший в последние десятилетия интерес к полупроводниковым твердым растворам халькогенидов цинка и кадмия обусловлен уникальными особенностями исходных бинарных соединений: высокой чувствительностью к различным излучениям в сочетании с радиационной устойчивостью, люминесцентными, пьезоэлектрическими и другими свойствами, а также возможностью их плавного изменения при варьировании состава компонентов. Полупроводники системы ЕпхСйьхЗе уже зарекомендовали себя в качестве рабочих элементов многих приборов опто- и микроэлектроники. Они используются для создания гетеропереходов и варизонных структур, лазерных излучающих элементов, люминесцентных и элекгролюминесцентных экранов, являются перспективными материалами для разнообразных фото- и пьезопреобразователей, детекторов ионизирующих излучений и т. д.
Другой важной сферой применения указанных материалов является полупроводниковый фотокатализ. Достигнуты определенные успехи в разработке преобразователей солнечной энергии на основе СйБе. Использование варизонных структур 2пхС(11_х8е позволит существенно расширить диапазон их спектральной чувствительности.
Как в той, так и в другой области существенную роль играет поверхность. Поэтому необходимо всестороннее изучение ее структуры, химического состава, степени и характера взаимодействия с различными средами. С этой стороны твердые растворы системы 2пхСс11-х8е практически не исследованы. Отсутствие данных о физико-химических свойствах их поверхности не позволяет в настоящее время ответить на ряд важнейших вопросов полупроводниковой техники и химической технологии. Практическая ценность названных объектов и отсутствие необходимой информации об их поверхности обусловливают необходимость выполненных в работе исследований и делают их актуальными.

ком вакууме [141]. Этим методом получены твердые растворы и варизонные структуры на основе 2пхС(ф_х8е [85]. Среди методов, появившихся за последние 10-20 лет, следует отметить такие, как металл-органический синтез (МОС), атомно-слоевая эпитаксия (АСЭ), молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ) [144], а также лазерно-стимулированное испарение [145] и метод химической сборки [146]. Они успешно применяются для выращивания пленок чистых и легированных бинарных соединений А2В6. Методом молекулярно-лучевой эпитаксии авторы работы [147] получили совершенные по структурным и оптическим характеристикам суперрешетки 2п8е/7п1_хСс1х8е (х<0,35), что делает эту систему перспективной для создания элементов лазерной оптики, излучающих в видимой области спектра.
Традиционные методы жидкофазной эпитаксии из растворов в расплавленном металле [ 141] для получения материалов системы гПхСбьхЗе не используются. Однако, ионообменная диффузия (ИОД) из расплавов солей является эффективным и простым способом создания варизонных световодных слоев для интегральной оптики. О получении световодных слоев С(1хгп,.хХ (где X: Б, 8е, Те) на монокристаллических подложках халькогенидов цинка сообщается в работе [148]. Ионный обмен проводился при 623-723 К в многокомпонентных расплавах солей, содержащих оба иона: Сс12+ и
Перспективным для приготовления фоточувствительных электродов и электрохимических солнечных элементов является метод химического осаждения пленок из водных растворов, о чем сообщается в работе [149]. Пленки гпве-СсВе получали из растворов, содержащих аммиачные комплексы кадмия и цинка, селеномочевину, антиоксиданты и буферные добавки. Толщина пленок в зависимости от состава реакционной смеси, температуры и времени осаждения варьировались в пределах от 0,2 до 1,5 мкм.
На основе анализа литературных данных для синтеза твердых растворов системы гиБе-Ссйе нами выбран метод изотермической диффузии, позволяющий контролировать состав получаемых материалов и отличающийся достаточ-