Физико-химические закономерности получения плёнок твёрдых растворов Pb1-xSnxSe методом ионообменного синтеза

• Автор: Смирнова, Зинаида Игоревна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 157 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА Е СИНТЕЗ ТВЁРДЫХ РАСТВОРОВ РЪ^БщБе. ИОННЫЙ ОБМЕН В СИСТЕМАХ С УЧАСТИЕМ ХАЛЬКОГЕНИДОВ МЕТАЛЛОВ (литературный обзор) ..9 ЕЕ Твёрдые растворы РЬ^БщБе: свойства, применение, получение
1.1.1. Состав, структура и функциональные свойства селенидов свинца(П), олова(П) и твёрдых растворов замещения на их основе
1.1.2. Функциональные свойства и применение твёрдых растворов РЬ^БщБе
1.1.3. Методы получения РЬБе, БпБе и твёрдых растворов РЬ^БщБе
1.2. Ионный обмен на межфазной границе «халъкогенид металла - водный раствор»: условия проведения и механизмы процесса
1.2.1. Сущность ионного обмена на межфазной границе «халькогенид металла -водный раствор»
1.2.2. Представление о трехстадийной диффузии в тонких поликристаллических плёнках
1.2.3. Практика ионного обмена в различных системах с участием халькогенидов металлов
Выводы
ГЛАВА 2. ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Реактивы и материалы
2.2. Методика гидрохимического синтеза плёнок РЬБе
2.3. Измерение толщины плёнок
2.4. Методика термодинамического анализа ионообменных реакций
2.5. Методика проведения ионообменного синтеза
2.6. Методика термообработки плёнок
2.7. Методы исследования состава, структуры и морфологии плёнок
2.7.1. Растровая электронная микроскопия и элементный микроанализ
2.7.2. Рентгеновский дифракционный анализ
2.7.3. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
2.8. Измерение электрических параметров плёнок

Глава 3. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОТЕКАНИЯ ИОНООБМЕННОЙ РЕАКЦИИ РЬБе -* БпБе В СИСТЕМЕ «РЬБетв - ВОДНЫЙ РАСТВОР БпС12»
3.1. Анализ величин произведений растворимости РЬБе и БпБе
3.2. Анализ произведений растворимости РЬБе и БпБе с учётом комтаексообразования в водных растворах
3.3. Расчёт эффективных произведений растворимости РЬБе и БпБе с учётом комплексообразования в водных растворах с различным лигандным фоном
3.4. Расчёт изменения свободной энергий Гиббса ионообменной реакции в системе
«РЬБетв - водный раствор БпСЕ» в растворах с различным лигандным фоном
Выводы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИОНООБМЕННОГО ЗАМЕЩЕНИЯ НА МЕЖФАЗНОЙ ГРАНИЦЕ «РЬБетв - ВОДНЫЙ РАСТВОР БпСЬ» В АЦЕТАТНОЙ РЕАКЦИОННОЙ СИСТЕМЕ
4.1. Морфология поверхности, элементный состав и структура плёнок РЬ(Бп)Бе, полученных из ацетатного раствора соли олова(И) в слабокислой среде
4.2. Исследования плёнок РЬ(Бп)Бе, полученных из ацетатного раствора соли олова(П) в сильнокислой среде
4.2.1. Влияние температуры на морфологию поверхности, элементный состав и структуру плёнок РЬ(Бп)Бе, полученных из сильнокислых ацетатных растворов соли олова(Н)
4.2.2. Влияние концентрации соли олова(П) на элементный состав и структуру плёнок РЬ(Бп)Бе, полученных из сильнокислых ацетатных растворов
4.3. Распределение концентрации элементов по глубине плёнок РЬ(Бп)Бе по данным РФЭС-анализа с послойным ионным травлением
4.3.1. Обзорные РФЭ-спектры поверхности плёнок РЬ(Бп)Бе, РЬБе и БпБе
4.3.2. РФЭС-оценка состава поверхности плёнок РЬ(Бп)Бе, РЬБе и БпБе
4.3.3. Профили распределения элементов по глубине плёнок РЬ(Бп)Бе
4.4. Расчёт коэффициента диффузии олова в тонкой поликристаллической плёнке РЬБе при 368 К
4.5. Химические состояния элементов на различной глубине плёнок РЬ(Бп)Бе по данным РФЭС-анализа
4.6. Механизм внедрения олова в плёнку селенида свинца при контакте с водным раствором соли олова(П)
4.7. Исследования фотоэлектрических свойств плёнок Pb(Sn)Se, полученных из
адетатных растворов солй олова(И)
Выводы
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИОНООБМЕННОГО ЗАМЕЩЕНИЯ НА МЕЖФАЗНОЙ ГРАНИЦЕ «PbSeTB - ВОДНЫЙ РАСТВОР SnCl2» В ЦИТРАТНОЙ РЕАКЦИОННОЙ СИСТЕМЕ
5.1. Морфология поверхности, элементный состав и структура плёнок Pb(Sn)Se, полученных из цитратного раствора соли олова(П)
5.1.1. Морфология поверхности, элементный состав и структура плёнок Pb(Sn)Se, полученных из цитратного раствора соли олова(П) при комнатной температуре
5.1.2. Структурные исследования плёнок Pb(Sn)Se, полученных из цитратного раствора соли олова(И) при повышенных температурах
5.2. Распределение концентрации элементов по поверхностным слоям плёнок Pb(Sn)Se по данным РФЭС-анализа с послойным ионным травлением
5.2.1. Обзорные РФЭ-спектры поверхности плёнок Pb(Sn)Se, PbSe и SnSe
5.2.2. РФЭС-оценка состава поверхности плёнок Pb(Sn)Se, PbSe и SnSe
5.2.3. Профили распределения элементов по глубине поверхностных слоёв плёнок Pb(Sn)Se
5.2.4. Химические состояния элементов на поверхности плёнок Pb(Sn)Se
5.3. Химические состояния элементов по глубине и модель поверхности плёнок Pb(Sn)Se по данным РФЭС-анализа
5.3.1. Химические состояния элементов на различной глубине плёнок Pb(Sn)Se по данным РФЭС-анализа
5.3.2. Модель поверхности плёнок Pb(Sn)Se, построенная на основании РФЭС-данных
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ров, содержащих этот лиганд. Ниже представлен ряд лигандов, расположенных по возрастанию степени ингибирования процесса ионного обмена:
ТЭА ~ ЫН3 < 82032' ~ тиосемикарбазид < тиомочевина.
Был сделан вывод, что присутствие в системе комплексообразующих агентов вызывает подавление сорбции металла из раствора в случае блокирования им поверхности исходного халькогенида металла вследствие формирования на ней прочных адсорбированных комплексов или образования в растворе более устойчивых комплексов с сорбируемым ионом по сравнению с десорбируемым.
В работах [121-123] рассчитывался коэффициент диффузии ионов Ац' по одной из стадий ионного обмена в тонких поликристаллических пленках РЬБ при контакте с водным раствором А§>Юз (табл. 1.5).
В [124] упоминается, что для формирования переходов СбБ/СигБ в пленочных солнечных элементах применяются ионообменные реакции превращения СбБ в Си2Б путем погружения в раствор СиС1. В работе [125] переходы Сс18/Си2Б были получены путем замены ионов Сб2+ в пленках СбБ при погружении последних в кислый водный раствор СиС1 либо путем «сухого» обменного процесса (на поверхность СйБ помещали твердый СиС1 с последующим спеканием).
В [126] гидрохимически осажденные слои СбБ выдерживали в реакционной ванне, содержащей 0,075 М раствор СиС1 при температуре 60 °С в течение 10 сек с перемешиванием. При этом толщина исходного слоя (500 нм) уменьшалась до -450 нм, что было связано с растворением части пленки в ходе процесса. Протекание ионообменной реакции подтвердилось появлением на рентгенограммах пленок СёБ после выдержки в растворе СиС1 рефлексов от фазы СшБ.
В [127] пленки СбБ также выдерживали в водном растворе СиС1. Сформированные слои Сб8/Си2Б отжигали на воздухе при 250 °С для улучшения свойств. Методом рентгеновской дифракции было показано наличие в слоях фазы сульфида Си28, интенсивность линий которой на рентгенограммах после термообработки резко усиливалась, что, по-видимому, связано с процессами рекристаллизации.
С целью модификации электрофизических свойств сульфида кадмия пленки С68 погружали на несколько секунд в водный раствор соли AgNOз, содержащий тиосуль-фатные комплексы серебра(1), при нейтральном значении pH среды [128]. При этом цвет пленок изменялся от оранжево-желтого до серо-зеленого. Однако результаты дифракци-