Микроструктура химически осажденных нанокристаллических пленок и осадков сульфидов свинца и кадмия

• Автор: Кожевникова (Белова), Наталья Сергеевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 171 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .

1 СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И ПОЛУЧЕНИЕ РЬ8 И СбБ

1.1. Свойства ианокристапличсских халькогенидов свинца и кадмия

1.1.1. Фазовые превращения .

1.1.2. Полупроводниковые свойства

1.2. Фазовые равновесия в системах РЬ в и Сб 8

1.3. Кристаллическая структура сульфидов свинца и кадмия .

1.4. Методы получения сульфидов свинца и кадмия.

1.5. Химия процесса образования сульфидов металлов в виде порошков и тонких пленок при химическом осаждении из водных растворов
1.6. Развитие представлений о механизме зарождения пленок сульфидов металлов при химическом осаждении из водных растворов
1.7. Постановка задачи диссертационной работы
2. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ
2.1. Получение образцов сульфидов свинца и кадмия
2.2. Рентгеноструктурные методы исследования порошков и тонких пленок.
2.3. Оптическая микроскопия. Сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения.
2.4. Метод электроннопозитрониой аннигиляции.
2.5. Физикохимические методы исследования.
2.5.1. Магнитная восприимчивость.
2.5.2. Оптические измерения.
2.5.3. Высокотемпературный вакуумный отжиг
3. МЕТОД ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ДИАМИДА ТИОУГОЛЬНОЙ КИСЛОТЫ.
3.1. Анализ начальных условий получения сульфидов свинца и кадмия
3.1.1. Состояние диамида тиоугольной кислоты в водных растворах
3.1.2. Определение начальных условий процесса образования сульфидов металлов. Расчет ионного произведения.
3.1.3. Расчет долевых концентраций всех форм существования свинца в системе растворимая соль свинца цитрат натрия щелочь вода.
3.1.4. Расчет долевых концентраций всех форм существования кадмия в системе растворимая соль кадмия аммиак щелочь вода
3.2. Анализ кинетических закономерностей получения сульфидов свинца и кадмия в условиях самопроизвольног о зарождения твердой фазы
3.2.1. Определение равновесных условий процесса образования сульфидов двухвалентных металлов
3.2.2. Кинетика процесса химического осаждения сульфида свинца
3.2.3. Кинетика процесса химического осаждения сульфида кадмия
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРА ЧАСТИЦ И ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ ПОРОШКОВ И ПЛЕНОК СУЛЬФИДОВ СВИНЦА И КАДМИЯ.
4.1. Дифракционный метод определения размера частиц РЬй и Сбй.
4.1.1. Исследование порошков сульфида свинца
4.1.2. Исследование порошков сульфида кадмия
4.2. Определение кристаллической структуры пленок сульфидов свинца и кадмия методом рентгеновской дифракции под скользящим лучом
4.3. Электронномикроскопическое исследование микроструктуры порошков и пленок сульфида свинца и кадмия.
4.4. Количест во зародышей и образовавшихся из них частиц, определенное на основе кинетических закономерностей процесса и дифракционных данных
5. ИССЛЕДОВАИЕ СУЛЬФИДОВ СВИНЦА И КАДМИЯ ФИЗИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
5.1. Исследование дефектной структуры сульфидов свинца и кадмия методом аннигиляции позитронов
5.1.1. Время жизни позитронов в РЬЗ и СбЯ
5.1.2. Определение химического окружения вакансий методом двухдетекторной доплсровской спектроскопии
5.2. Результаты оптических измерений абсорбция и люминесценция
5.3. Результаты отжиговых экспериментов.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Следовательно, при переходе от кристалла к молекуле должна существовать область размеров, в которой происходит плавное изменение энергии электронного возбуждения кристалла от малого значения к большой величине, характеризующей отдельную молекулу. Для полупроводниковых веществ такой переход осуществляется в нанометровом диапазоне. Поскольку энергия возбуждения экситона Е Ьсо со частота падающего света, то уменьшение размера полупроводниковых частиц должно сопровождаться смещением полосы поглощения в высокочастотную область. Этот эффект проявляется в синем смещении экситонной полосы поглощения полупроводниковых частиц при уменьшении их размеров , . В сульфиде кадмия синее смещение полосы поглощения наблюдается для частиц, размер которых не превышает нм. Рекомбинация генерированных светом фотонами с энергией превышающей ширину запрещенной зоны зарядов приводи к люминесценции наночастиц. В спектрах люминесценции наночастиц Сс1Б , , также обнаружено синее смещение, т. Во многих случаях размер и форма частиц в большой мерс определяются методом получения. Метод химического осаждения из водных растворов позволяет получать полупроводниковые нанокристаллы с намного меньшим размером, чем методы молекулярнолучевой эпитаксии или литографии . Зарождение зародышей и их рост в растворе при химическом осаждении приводит к форме нанокристаллитов, близкой к сферической, в то время как нанесение пленок методами молекулярнолучевой эпитаксии или электрохимическим осаждением приводит к несфсричсской форме кристаллитов. Сферическая форма наиокристаллов очень важна для правильного спектра энергетических уровней квантовых точек , . Фазовые равновесия в системах РЬ 8 и Сс1 8 Система РЬ 8. Система РЬ 8 характеризуется промежуточной фазой РЬ8 с узкой областью гомогенности, образующейся при ат. С рис. Приведенная на рис. Фазовая диаграмма рассчитана исходя из предположения, что сульфид свинца является стехиометрическим соединением. Точка эвтектики в области РЬ РЬ8 лежит вблизи чистого свинца. Точка эвтектики в области РЬ8 8 лежит вблизи чистой серы. Растворимость серы в свинце незначительна при 0 С составляет 0. Растворимость свинца в сере также незначительна. Область гомогенности сульфида свинца узкая , . Согласно данным , отклонение от стехиометрии составляет примерно 1. РЬ на 1 моль РЬ8 при 0 С. Сульфид свинца полупроводниковое соединение, обладающее структурой типа аС1. При давлении кбар наблюдается фазовый переход первого рода из кубической структуры типа ИаС1 в орторомбичсскую типа веЯ. Система С1 8. Система Сс1 8 характеризуется конгруэнтно плавящейся промежуточной фазой, С, при ат. Приведенная на рисунке 1. По данным , , температура плавления Сс1Б при давлении . С. При атмосферном давлении сублимация Сс начинается при 0 С. Линия ликвидус на данной диаграмме определена со стороны кадмия до ат. С . Эта линия построена в работе методом изотермической растворимости соединения Сс в расплавленном кадмии составы равновесных фаз исследовались химикоаналитическими методами. Особое внимание обращали на достижение равновесного состояния. С и в течение часов при более низких температурах. Линия ликвидус вблизи кадмия круто идет вверх. Линия ликвидус со стороны серы не была определена изза слишком большой упругости паров серы. Растворимость в жидкой сере очень мала при С содержание кадмия в сере приблизительно 0. Взаимная растворимость кадмия и серы экспериментально не определена, вероятней всего, она незначительна. В твердом состоянии сера существует в двух аллотропных модификациях. Низкотемпературная модификация переходит в при . При давлении кбар в наблюдается фазовый переход из структуры вюрцита в структуру , при этом сульфид кадмия сохраняет полупроводниковые свойства 1. Сульфид кадмия, полученный методом химического осаждения из водных растворов, имеет метастабильную кубическую струкгуру или гексагональную структуру . В работе пленки сульфида кадмия подвергали термообработке в интервале температур С в атмосфере 2, при этом наблюдался фазовый переход из кубической фазы в гексагональную. Рис.