Физико-химические закономерности гидрохимического осаждения, состав, структура, свойства пленок твердых растворов CdxPb1-xSe

• Автор: Ягодин, Семен Иванович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 148 с. : ил.

1.1. Физикохимические и кристаллографические свойства селенидов свинца и кадмия.

1.2. Условия образования твердых растворов замещения в системе РЬБеСаБе.

1.3. Методы получения тонких пленок РЬБе, Сс1Бе, .xi.x.

1.3.1. Физические методы осаждения

1.3.2. Химические методы осаждения

1.3.3. Гидрохимическое осаждение пленок селенидов металлов

1.3.3.1. Организация и условия процесса гидрохимического осаждения пленок халькогенидов металлов

1.3.3.2. Механизм гидрохимического осаждения пленок.

1.3.3.3. Гидрохимический синтез пленок твердых растворов замещения

1.4. Использование термообработки для сенсибилизации пленок селенидов металлов.

1.5. Взаимосвязь структуры, морфологии и свойств пленок .xi.x

1.6. Применение тонких пленок РЬ8е, СбБе и СбдРЬБе.
Глава 2. ИСХОДНЫЕ РЕАГЕНТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Химические реактивы
2.2. Методика гидрохимического осаждения пленок РЬБе, СБе и .xi.x
2.3. Кинетические исследования осаждения селенидов свинца и кадмия
2.4. Определение толщины пленок РЬБе, СбБе и .xi.x.
2.5. Методы исследования состава, структуры и морфологии пленок РЬБе,
и С4хРЬе
2.6. Методики термообработки пленок и нанесения омических
контактов
2.7. Исследование фотоэлектрических, оптических и спектральных
характеристик пленок.
Глава 3. КИНЕТИКОТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВИЙ ОБРАЗОВАНИЯ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ СРЬБе В ЦИТРАТНОАММИАЧНОЙ СИСТЕМЕ.
3.1. Термодинамический расчет граничных условий образования
селенидов свинца и кадмия в цитратноаммиачной системе.
3.1.1 Расчет граничных условий образования РЬБе, РЬОН2, РЬСЫ
в цитратноаммиачной системе.
3.1.2 Расчет граничных условий образования Сс1Бе, СбОН2, СбСБЬ
в цитратноаммиачной системе.
3.1.3 Определение области образования твердых растворов .i.v в цитратноаммиачной системе соосаждением РЬЭе и
3.2. Разработка составов реакционных смесей для гидрохимического синтеза РЬБе и
3.3. Кинетика химического осаждения селенидов свинца и кадмия
в цитратноаммиачной системе.
3.3.1. Кинетика осаждения селенида свинца в цитратноаммиачной системе .
3.3.2. Исследование кинетики химического осаждения селенида кадмия в
цитратноаммиачной системе.
Выводы.
Глава 4. СОСТАВ, СТРУКТУРА, МОРФОЛОГИЯ, УСЛОВИЯ ТЕРМОСЕНСИБИЛИЗАЦИИ, ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ХИМИЧЕСКИ ОСАЖДЕННЫХ ПЛЕНОК РЬБеЧМБе.
4.1. Кинетика роста пленок индивидуальных и соосаждениых селенидов свинца и кадмия в цитратноаммиачной системе.
4.2. Исследование структуры, морфологии, фазового и элементного
состава свежеосажденных пленок в системе РЬ8еСсе.
4.3. Разработка условий термосенсибилизации химически осажденных пленок РЬ8е и Сс1хРЬх8е.
4.3.1. Выбор параметров и режима термосенсибилизации пленок
твердых растворов СсРЬБе.
4.3.2. Влияние термообработки на структуру, состав и морфологию пленок твердых растворов СсРЬе
4.5. Исследования пленок твердых растворов СсРЫе методом ИКспектроскопии
4.5. Взаимосвязь условий получения и термоактивации пленок .i.
с их фотоэлектрические свойства
4.6. Исследование диодного эффекта в пленках СсРЬЭе
4.7. Исследование спектральных характеристик химически осажденных
пленок Сс1хРЬх8е.
Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ВВЕДЕНИЕ


Разработка целенаправленного гидрохимического синтеза и исследование функциональных свойств новых материалов на основе тонких пленок халькогенидов. Апробация работы. Основные результаты и положения диссертационных исследованиий докладывались и обсуждались на Всероссийской конференции Химия твердого тела и функциональные материалы Екатеринбург, Национальной конференции Рентгеновское, Синхротронное излучения, Нейтроны и Электроны для исследования наносистем и материалов. Р1аноБиоИнфоКогнитивные технологии РСНЭНБИК Москва, Региональной конференции молодых ученых Теоретическая и экспериментальная химия жидкофазных систем Иваново, Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи Неорганические соединения и функциональные материалы Казань, X Международной научной конференции Химия твердого тела монокристаллы, наноматериалы, нанотехнологии Кисловодск, VI Международной конференции Кинетика и механизм кристаллизации. Нанокристаллизация. Биокристаллизация Иваново, Международной молодежной научной конференции Молодежь и XXI век Курск, 1 Всероссийской научнопрактической конференции с элементами научной школы Наноматериалы, нанотехнологии, наноиндустрия Казань, . Публикации. По результатам исследований опубликовано печатных работ, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 4 статьи в материалах, 4 тезисов докладов в трудах Международных, Всероссийских и Национальных конференций. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, общих выводов и библиографического списка, включающего 5 наименований цитируемой литературы. Работа изложена на 8 страницах, содержит рисунков и 6 таблиц. Основной целыо настоящей работы являлось исследование формирования твердых растворов замещения в системе РЬ8еСсе. При этом базовым материалом, на основе которого образуется общая структура раствора, выступает РЬ8е. Селенид свинца кристаллизуется в кубической решетке В 1аС1 с пространственной группой гшЗя. В этой элементарной ячейке любой атом свинца находится в ближайшем октаэдрическом окружении шести атомов селена, а любой атом селена в таком же окружении шести атомов свинца рис. Рис. Кубическая структура селенида свинца Тип химической связи между ионами в решетке селенида свинца представляет собой комбинацию ковалентного и ионного взаимодействия с небольшой долей металлической связи. Металлизация связи, проявляющаяся в уменьшении ширины запрещенной зоны по сравнению с типичными веществами с ковалентиоионной связью, способствует стабилизации кубической структуры ЫаС1. Точные сведения о величине ионной составляющей в селениде свинца отсутствуют. По приближенной оценке, основанной на величинах электроотрицательностей свинца и селена, вклад ионной составляющей равен . В 2. Как и другие халькогениды свинца, селенид свинца имеет аномальную температурную зависимость по сравнению с большинством полупроводниковых материалов с повышением температуры его ширина запрещенной зоны линейно растет приблизительно до 0 К и при дальнейшем увеличении температуры стремится к постоянному значению рис. Рис. Селенид свинца при избытке свинца относительно стехиометрического состава обладает проводимостью п типа и проводимостью р типа при избытке атомов селена. Для селенида свинца максимальная концентрация электронов 2,3 см3 наблюдалась при 0 С, а концентрация дырок при 0 С составляла 2см3 1. Рис. При МПа и С сосуществуют жидкий и твердый СбБс в форме кристаллических структур типа вюртцита и КаС1. Благодаря большой элекгроотрицательности элементов VI группы по сравнению с элементами II группы, двухэлектронное облако смещается от атомов элементов II группы к атомам элементов VI группы. Поэтому в соединениях АПВУ связь между атомами в решетке является ионноковалентной и этим соединениям присущи черты, характерные для обоих видов связи. Вследствие существования вакансий селена пленки всегда имеют проводимость итипа донорные уровни образуют атомы кадмия. Атомы селена создают в запрещенной зоне глубокие акцепторные уровни, поэтому пленки не могут обладать проводимостью ртипа 4. Ширина запрещенной зоны монокристаллов составляет 1, эВ 5, пленок 1,5 эВ 6. В табл.