Физико-химические закономерности получения пленок твердых растворов SnxPb1-xSe методом послойного гидрохимического осаждения PbSe и SnSe

• Автор: Дьяков, Виктор Федорович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 161 с. : ил.

1.1. Материалы для детекторов среднего и дальнего ИКдиапазона и проблемы их использования
1.2. Структура, состав и полупроводниковые свойства РЬБе, БиБс и твердых растворов БпхРЬ1х8е.
1.3. Методы получения тонких пленок селенидов свинца и олова, твердых растворов на их основе

1.4. Гидрохимическое осаждение пленок селенидов металлов.

1.5. Методы и условия сенсибилизации пленок селенидов металлов к ИКизлучению

1.6. Фотоэлектрические свойства и области применения РЬ8е, БпЗе и твердых

растворов 8пхРЬ1х8е.

Глава 2. ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Реактивы и материалы

2.2. Методика гидрохимического осаждения пленок РЬБе, БпБе.

2.3. Кинетические исследования осаждения селенидов свинца и олова II

2.4. Методы исследования состава, структуры и морфологии пленок РЬБе,
8пБе, .i.x.
2.5. Методики термообработки синтезированных пленок
2.6. Исследование фотоэлектрических и спектральных характеристик пленок Глава 3. КИНЕТИКОТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВИЙ ОБРАЗОВАНИЯ СЕЛЕНИДОВ СВИНЦА И ОЛОВА.
3.1. Термодинамический расчет граничных условий образования
селенидов свинца и олова.
3.2. Обоснование составов реакционных смесей для гидрохимического синтеза РЬБе и БпБе
3.3. Кинетика химического осаждения селенидов свинца и олова II.
3.3.1. Кинетика осаждения селенида свинца из этилепдиаминацетатной системы.
3.3.2. Исследование кинетики химического осаждения селенида олова П
в трилонатной системе.
Выводы.
Глава 4. ХИМИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ ПЛЕНОК РЬБе и БпБе, ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ СТРУКТУРЫ, МОРФОЛОГИИ, ЭЛЕМЕНТНОГО И ФАЗОВОГО СОСТАВА
4.1. Исследование пленок РЬБе, полученных из этилендиаминацетатной системы.
4.2.Гидрохимический синтез, исследование структуры и состава пленок 8п8е
4.3. Получение и исследование многослойных сэндвичструктур
индивидуальных селенидов свинца и олова II
Выводы.
Глава 5. ТЕРМОСЕНСИБИЛИЗАЦИЯ ХИМИЧЕСКИ ОСАЖДЕННЫХ ПЛЕНОК РЬ8е, СЭНДВИЧСТРУКТУР НА ОСНОВЕ РЬ8е и БпБе, ИХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ
5.1. Определение условий термосенсибилизации РЬ8е и
сэидвичструктур РЬБеЗпБе
5.2. Исследование отжига сэндвичструктур селенидов свинца и олова II
5.3. Исследование фотоэлектрических и спектральных характеристик сэндвичструктур РЬБе БпБе
5.4. Применение пленок твердых растворов замещения ЗаРЬе в
системах железнодорожной автоматики
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ


В то же время в приведенных выше работах 7, 8 не акцентируется внимание на гаком соединении как твердый раствор замещения селения свинца селения олова 8пхРЬт8е. Между тем, на наш взгляд, это соединение представляет особый интерес и имеет большие перспективы в качестве базового материала для создания детекторов среднего и дальнего ИКдиапазонов. Внимание к полупроводнику свинец олово селен объясняется рядом его интересных свойств. Специфической особенностью твердого раствора . При содержании в твердом растворе моль. В результате чего валентная зона и зона проводимости в полупроводнике смыкаются, и ширина энергетической щели становится равной нулю 9. Это позволяет, плавно регулируя концентрацию Бгге в твердом растворе, создавать узкозонные фоточувствительные материалы. Кроме того, твердый раствор 8п,РЬл8е характеризуется большой однородностью по составу монокристаллического слитка и малым градиентом ширины запрещенной зоны от состава, то есть относительно небольшим изменением ее ширины на один моль , включенного в структуру 8п8е, что позволяет легко компенсировать технологические погрешности синтеза с помощью внешних воздействий, например давления или температуры. Стоит отметить, что фотоприемники на основе узкозонного . Изложенное требует активизации исследований по разработке условий получения и изучению состава, структуры И фотоэлектрических СВОЙСТВ . Вначале рассмотрим структурные особенности и свойства базовых компонентов системы . Селенид свинца имеет плотность 6,9 гсм3 и плавится при температуре ЮС . Для , как и для всех халькогенидов свинца, максимум на кривой ликвидуса смещен в сторону избыточного содержания селена относительно стехиометрии и приходится на ,5, ат. Область гомогенности простирается как в сторону избытка свинца тип материала, так и в сторону избытка селена, обеспечивая ргип проводимости. Преобладающими собственными дефектами в типа являются атомы свинца в междоузлиях, а для ртипа однократно ионизированные вакансии свинца . Максимальная концентрация электронов в образцах, насыщенных свинцом, составляет 2,3 см3 при К. Максимальная концентрация дырок в образцах, насыщенных селеном, равна 2,0 см3 при К. С понижением температуры концентрации электронов и дырок падают и при 3 К составляют, соответственно, 5, 7 см3 и 3,4 см3 . Моноселенид олова обладает плотностью 8, гсм и имеет температуру плавления 0 С . Материал обладает довольно узкой областью гомогенности, имеющей место при избытке селена относительно стехиометрического состава . При температурах выше 3 К среди дефектов преобладают дважды ионизированные вакансии олова, ниже 3 К электронейтральные ассоциаты, что в целом обеспечивает дырочный тип проводимости. Наибольшая концентрация дырок р в монокристаллах, насыщенных селеном, достигается при 3 К и составляет 2,0 см3. С уменьшением температуры до 0 К она снижается
до 1 см . Отжиг в парах отлова при 0 К минимизирует концентрацию дырок до уровня 3,,0 см3 . Химическая связь в соединениях ,VV1 имеет ионноковалентный характер. А , тип связи в решетке комбинация ковалентного и ионного взаимодействий с небольшой долей металлического характера. Металлизация связи, способствующая уменьшению ширины запрещенной зоны и энергии связи валентных электронов, стабилизирует кубическую структуру. Кристалл РЬЯе можно представить как образование двух гранецентрированных кубических решеток, в узлах одной из которых расположены атомы свинца, а в узлах другой атомы селена рисунок 1. 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 металла . О

РЬ
2
,
О
Рис. Кубическая структура селеиида свинца РЬ8е. Подробно структура селенида свинца изучена в работах . Селенид олова имеет более сложную кристаллическую структуру, чем РЬБе. Он кристаллизуется в орторомбической решетке типа 8п8, которую можно рассматривать как деформированную решетку ЫаС1 . Для структуры Эп8е типично образование двойных слоев, перпендикулярных оси с рисунок 1. Атомы олова имеют сильно искаженное октаэдрическое окружение, так как смещены в направлении одной из граней.