Библиографическое описание:

Васина М. В. Получение и исследование свойств новых полупроводниковых материалов на основе ZnTe и CdSe // Молодой ученый. — 2015. — №19. — С. 58-60.

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): твердых растворов, твердых растворов и бинарных, твердых растворов замещения, компонентов системы, свойств твердых растворов, твердых растворов системы, Порошки твердых растворов, пленки твердых растворов, синтеза твердых растворов, поверхности твердых растворов, состав твердых растворов, Образование твердых растворов, электронных пар, ZnTe — CdSe, CdSe и твердых растворов, в системе znte — cdse, компонентов системы znte-cdse, рНизо в щелочную область, рН изоэлектрического состояния, неподелённых электронных пар.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос