Получение и исследование свойств новых полупроводниковых материалов на основе ZnTe и CdSe | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Химия

Опубликовано в Молодой учёный №19 (99) октябрь-1 2015 г.

Дата публикации: 01.10.2015

Статья просмотрена: 81 раз

Библиографическое описание:

Васина М. В. Получение и исследование свойств новых полупроводниковых материалов на основе ZnTe и CdSe // Молодой ученый. — 2015. — №19. — С. 58-60. — URL https://moluch.ru/archive/99/22194/ (дата обращения: 13.11.2018).

Работа посвящена получению, аттестации и исследованию физико-химических свойств твердых растворов и бинарных соединений системы ZnTe — CdSe. Она нацелена на поиск новых материалов для современной, прежде всего, нано-, сенсорной техники, а также новых полупроводниковых катализаторов [1].

Ключевые слова: полупроводники, сенсоры, твердые растворы, катализаторы.

 

Объектами исследований служили порошки и пленки бинарных соединений ZnTe, CdSe и твердых растворов (ZnTe)х (CdSe)1-х (х=0, 26, 68, 100 мол. %). Порошки твердых растворов получали методом изотермической диффузии в вакуумированных запаянных кварцевых ампулах при температуре, ниже температуры плавления бинарных соединений, пленки твердых растворов и бинарных соединений — дискретным термическим напылением в вакууме (Тконд = 298 К, Р=1,33*10–3 Па) на монокристаллы КВr с последующим отжигом в парах сырьевого материала в отработанных режимах [2]. Толщину пленок определяли, исходя из условий напыления и интерферометрически. О структуре порошков и пленок, как и о завершении синтеза твердых растворов, судили по результатам рентгенографического анализа, которые использовали и для аттестации полученных твердых растворов, наряду с результатами КР — спектроскопических исследований.

Электронномикроскопические исследования позволили установить распределение каждого бинарного компонента системы ZnTe-CdSe между объемом и поверхностью кристаллических зерен другого компонента, взятого в избытке, определить средний размер частиц, удельную поверхность, их распределение по размерам, коэффициент полидисперсности, элементный состав твердых растворов и бинарных компонентов

Результаты рентгенографических исследований свидетельствуют об образовании в системе ZnTe — CdSe (при заданных ее составах) твердых растворов замещения. Рассчитаны значения параметра решетки (а), межплоскостного расстояния (dhkl), рентгеновской плотности (ρr). Скачок приходится на область перехода структур (s→ω).

Образование твердых растворов замещения в системе ZnTe — CdSe подтверждают спектры комбинационного рассеяния: замещение атомов металлов в узлах кристаллической решетки сопровождается уменьшением частоты колебаний и соответственно уменьшением интенсивности КР-пиков, а также косвенно результаты измерения рН изоэлектрического состояния поверхности — практически линейное изменение рНизо с составом.

Результаты ИК–спектроскопических исследований поверхности бинарных и четверных компонентов твердых растворов системы ZnTe –CdSe, эвакуированных на воздухе, в СО и смеси газов СО:О2=1:2 описаны в работе [3]. Они показали в ИК-спектрах исходной поверхности компонентов системы (эвакуированных на воздухе) присутствуют полосы, ответственные за координационно-связанную воду, молекулярно-адсорбированный диоксид углерода, группу НО-СО2, различные формы связанного кислорода.

Экспонирование в СО сопровождается понижением интенсивности колебаний ОН--групп, молекулярно адсорбированной воды о появление полосы, соответствующей колебаниям связи НО–СО2. Из анализа ИК — спектров сделаны также выводы о практически полном удалении с поверхности компонентов системы адсорбированных примесей после выдержки их в вакууме, оксидной фазы (особенно с поверхности ZnTe) после экспонирования в СО и повышенной адсорбируемости в смеси СО+О2 оксида углерода. Это подтверждают и исследование кислотно-основных свойств.

Как видно из рис. 1, значения рНизо исследуемых полупроводников, экспонированных на воздухе, плавно возрастают с увеличением содержания ZnTe. При воздействии СО появляются экстремумы, отвечающие составам (ZnTe)0.68(CdSe)0.32 и (ZnTe)0.26(CdSe)0.74, а в целом отмечается смещение значений рНизо в щелочную область.

Поведение водородного показателя логично связать с электронной структурой и двойственной функцией молекул СО. Обладая избыточной электронной плотностью за счёт неподелённых электронных пар атомов углерода и кислорода, а также за счёт образования двойной связи между ними, СО может представлять собой льюисовское основание (донор электронных пар) [2].

Поверхность полупроводников системы содержит координационно-ненасыщенные атомы (Zn, Cd), которые, испытывая недостаток электронов, проявляют свойства льюисовских кислот (акцепторов электронных пар) [1]. В результате взаимодействия неподелённых электронных пар СО и свободных орбиталей координационно-ненасыщенных атомов льюисовские кислотные центры на поверхности частично гасятся. Это, скорее всего, и приводит к смещению рНизо в щелочную область, свидетельствуя о повышенной активности поверхности твердых растворов (ZnTe)0.68(CdSe)0.32 и (ZnTe)0.26(CdSe)0.74 к основным газам.

Рис. 1. Зависимости от состава компонентов системы ZnTe-CdSe количества частиц среднего размера (n) в интервале 21–31 мкм (1), рН изоэлектрического состояния поверхности, экспонированной на воздухе (2), в атмосфере CO (3), общей концентрации кислотных центров (4)

 

Последний вывод позволил рекомендовать полученные в работе новые материалы для изготовления чувствительных и селективных сенсоров — датчиков на оксид углеродам.

 

Литература:

 

1.         Кировская И. А. Поверхностные свойства алмазоподобных полупроводников. Твердые растворы. Томск: Изд-во ТГУ, 1984. — 160 с.

2.         Кировская И. А. Поверхностные явления.– Омск: Изд-во ОмГТУ, 2001.- 175с.

3.         Кировская И. А., Васина М. В., Екимов В. В., Дубина О. Н., Безбородова Т. Ю. Оптические свойства компонентов системы ZnTe-CdSe //. Материалы II Всерос. молодежной науч.-техн. конф. «Россия молодая: передовые технологии в промышленность». Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009.-Кн.2. — С. 142–148.

Основные термины (генерируются автоматически): раствор, изоэлектрическое состояние поверхности, твердый раствор замещения, щелочная область.


Ключевые слова

полупроводники, твердые растворы, сенсоры, катализаторы.

Похожие статьи

Синтез и кислотно-основные свойства поверхности новой...

Ключевые слова: полупроводники, поверхность, объемные свойства, твердые растворы. 1. Введение.

2.3.1. Определение водородного показателя изоэлектрического состояния поверхности (рНизо).

Материалы и реагенты для приготовления промывочных...

Регулирование свойств глинистых растворов основано на двух главных принципах:  изменении физико-химического состояния дисперсной системы, свойств поверхности раздела твердой и жидкой фаз

Наиболее эффективен в щелочной среде при pH = 8–10.

Исследование адсорбционных свойств мицелия базидиомицета...

В кислой области преобладает адсорбция ионов водорода, а в щелочной области ионов

Из рис. 3 видно, что рНИЭТ= 4,3. В области рН<рНиэт, поверхность мицелия заряжена

3. Чухно А. С., Дмитриева И. Б., Мартынов Д. В.. Изоэлектрическая точка белков в водных растворах...

Коррозионное поведение сплава ЛС59–1 в растворе карбоната...

...фазы — твердого раствора замещения цинка в меди, и -фазы — твердого раствора на основе электронного соединения Cu-Zn [3

Основные термины (генерируются автоматически): щелочная среда, R-S, S-R, поверхность сплава, раствор карбоната натрия, раствор...

Использование растворов силиката натрия в производстве бетонов

Основными характеристиками растворов щелочных силикатов являются силикатный модуль, содержание SiO2, М2О (Na2О или К2О), или

4. Барзаковский, В. П. Труды Д. И. Менделеева в области химии силикатов и стеклообразного состояния / В. П. Барзаковский, Р. Б. Добротин.

Исследование электроповерхностных свойств водных дисперсий...

Гемоглобин относится к полиамфолитам [6]. На поверхности гемоглобина в водных растворах адсорбируются одновременно ионы Н+

Изоэлектрическая точка влияет на пространственную структуру гемоглобина и его

2. Аспарагин смещает pHИЭТ гемоглобина в щелочную область.

Определение активности компонентов в биметаллическом расплаве

Большинство металлургических процессов протекающих в области высоких температур сопровождаются химическими взаимодействиями между компонентами. При изучении термодинамических свойств растворов протекающих в области высоких температур важной...

Технология получения ферратов, предусматривающая...

- высокотемпературное окисление оксида железа(III) и железа в твердом виде («сухой способ» в терминологии Фреми); - химическое окисление гидроксида железа(III) в щелочных растворах («мокрый способ»).

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Синтез и кислотно-основные свойства поверхности новой...

Ключевые слова: полупроводники, поверхность, объемные свойства, твердые растворы. 1. Введение.

2.3.1. Определение водородного показателя изоэлектрического состояния поверхности (рНизо).

Материалы и реагенты для приготовления промывочных...

Регулирование свойств глинистых растворов основано на двух главных принципах:  изменении физико-химического состояния дисперсной системы, свойств поверхности раздела твердой и жидкой фаз

Наиболее эффективен в щелочной среде при pH = 8–10.

Исследование адсорбционных свойств мицелия базидиомицета...

В кислой области преобладает адсорбция ионов водорода, а в щелочной области ионов

Из рис. 3 видно, что рНИЭТ= 4,3. В области рН<рНиэт, поверхность мицелия заряжена

3. Чухно А. С., Дмитриева И. Б., Мартынов Д. В.. Изоэлектрическая точка белков в водных растворах...

Коррозионное поведение сплава ЛС59–1 в растворе карбоната...

...фазы — твердого раствора замещения цинка в меди, и -фазы — твердого раствора на основе электронного соединения Cu-Zn [3

Основные термины (генерируются автоматически): щелочная среда, R-S, S-R, поверхность сплава, раствор карбоната натрия, раствор...

Использование растворов силиката натрия в производстве бетонов

Основными характеристиками растворов щелочных силикатов являются силикатный модуль, содержание SiO2, М2О (Na2О или К2О), или

4. Барзаковский, В. П. Труды Д. И. Менделеева в области химии силикатов и стеклообразного состояния / В. П. Барзаковский, Р. Б. Добротин.

Исследование электроповерхностных свойств водных дисперсий...

Гемоглобин относится к полиамфолитам [6]. На поверхности гемоглобина в водных растворах адсорбируются одновременно ионы Н+

Изоэлектрическая точка влияет на пространственную структуру гемоглобина и его

2. Аспарагин смещает pHИЭТ гемоглобина в щелочную область.

Определение активности компонентов в биметаллическом расплаве

Большинство металлургических процессов протекающих в области высоких температур сопровождаются химическими взаимодействиями между компонентами. При изучении термодинамических свойств растворов протекающих в области высоких температур важной...

Технология получения ферратов, предусматривающая...

- высокотемпературное окисление оксида железа(III) и железа в твердом виде («сухой способ» в терминологии Фреми); - химическое окисление гидроксида железа(III) в щелочных растворах («мокрый способ»).

Задать вопрос