TY - JOUR

T1 - ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ОБРАЗОВАНИЯ И ХИМИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ ПЛЕНОК СОXPB1-XS

AU - Борисова, Екатерина Сергеевна

AU - Поздин, Андрей Владимирович

AU - Маскаева, Лариса Николаевна

AU - Марков, Вячеслав Филиппович

PY - 2022

Y1 - 2022

N2 - Востребованность электроники диктует необходимость решения вопроса, связанного с созданием разбавленных магнитных полупроводников в тонкопленочном состоянии не только на основе широко-зонных, но и узкозонных соединений, представляющих собой немагнитные полупроводники, в которых часть атомов решётки замещена на атомы переходных металлов, например Co. Поэтому не меньший интерес представляет получение низкотемпературным, не требующим сложного оборудования - химическим осаждением тонкопленочного PbS с шириной запрещенной зоны 0.41эВ, легированного кобальтом. Перед тем, как попытаться получить твердые растворы замещения Со x Pb1-x S, нами предва-рительно проведен анализ ионных равновесий в реакционной системе «Pb(СН3СОО)2 - СоCl2 - Na3Cit - NH4OH - N2H4CS», позволивший установить, что превалирующими комплексами в выбранных условиях синтеза являются гидроксо-цитратный комплекс свинца и аммиачные комплексы кобальта, препятст-вующие быстрому превращению их солей в сульфиды. В области рН гидролитического разложения тиомочевины обеспечивается поставка необходимого количества ионов халькогена (S2-) для взаимо-действия с активными ионами Pb2+ и Со2+. Благоприятными условиями образования твердых растворов на основе сульфидов свинца и кобальта, не содержащих гидроксиды Со(OH)2 и Pb(OH)2, служат достаточно высокие концентрации цитрата натрия (> 0.3 моль/л) и водного раствора аммиака (> 3.75 моль/л) в исследуемой реакционной смеси. Результаты расчетов представлены в виде трехмерных графических зависимостей в координатах “показатель начальной концентрации соли свинца (кобальта) - рН раствора - концентрация лиганда”. Химическим осаждением из установленной расчетом реакционной смеси при температуре 353 K в течение 90 минут на стеклянных подложках получены однородные слои СоPbS толщиной ~450 нм с размером кристаллитов ~200-300 нм, доля которых составляет ~60%. В синтезиро-ванных пленках наблюдается избыток ионов металлов по сравнению с халькогеном при содержании кобальта 0.1 % ат. в пленках, полученных при минимальной концентрации хлорида кобальта в реакторе.

AB - Востребованность электроники диктует необходимость решения вопроса, связанного с созданием разбавленных магнитных полупроводников в тонкопленочном состоянии не только на основе широко-зонных, но и узкозонных соединений, представляющих собой немагнитные полупроводники, в которых часть атомов решётки замещена на атомы переходных металлов, например Co. Поэтому не меньший интерес представляет получение низкотемпературным, не требующим сложного оборудования - химическим осаждением тонкопленочного PbS с шириной запрещенной зоны 0.41эВ, легированного кобальтом. Перед тем, как попытаться получить твердые растворы замещения Со x Pb1-x S, нами предва-рительно проведен анализ ионных равновесий в реакционной системе «Pb(СН3СОО)2 - СоCl2 - Na3Cit - NH4OH - N2H4CS», позволивший установить, что превалирующими комплексами в выбранных условиях синтеза являются гидроксо-цитратный комплекс свинца и аммиачные комплексы кобальта, препятст-вующие быстрому превращению их солей в сульфиды. В области рН гидролитического разложения тиомочевины обеспечивается поставка необходимого количества ионов халькогена (S2-) для взаимо-действия с активными ионами Pb2+ и Со2+. Благоприятными условиями образования твердых растворов на основе сульфидов свинца и кобальта, не содержащих гидроксиды Со(OH)2 и Pb(OH)2, служат достаточно высокие концентрации цитрата натрия (> 0.3 моль/л) и водного раствора аммиака (> 3.75 моль/л) в исследуемой реакционной смеси. Результаты расчетов представлены в виде трехмерных графических зависимостей в координатах “показатель начальной концентрации соли свинца (кобальта) - рН раствора - концентрация лиганда”. Химическим осаждением из установленной расчетом реакционной смеси при температуре 353 K в течение 90 минут на стеклянных подложках получены однородные слои СоPbS толщиной ~450 нм с размером кристаллитов ~200-300 нм, доля которых составляет ~60%. В синтезиро-ванных пленках наблюдается избыток ионов металлов по сравнению с халькогеном при содержании кобальта 0.1 % ат. в пленках, полученных при минимальной концентрации хлорида кобальта в реакторе.

UR - https://elibrary.ru/item.asp?id=48027622

U2 - 10.37952/ROI-jbc-01/22-69-2-69

DO - 10.37952/ROI-jbc-01/22-69-2-69

M3 - Статья

VL - 69

SP - 69

EP - 79

JO - Бутлеровские сообщения

JF - Бутлеровские сообщения

SN - 2074-0212

IS - 2

ER -