Спосіб одержання плівок меркурію селеніду

Реферат: Спосіб одержання плівок меркурію селеніду, включає здійснення хімічне осадження на підкладці з розчину, який містить сіль меркурію, натрій тіосульфат та натрій селеносульфат, Розчин вибирають з молярним співвідношенням компонентів: сіль меркурію:натрій тіосульфат:натрій селеносульфат = 1:25-150:1-5. UA 122810 U (12) UA 122810 U UA 122810 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до неорганічної хімії і може бути використана для отримання тонких напівпровідникових плівок з різних розчинних солей важких металів, що є актуальним завданням для виробництва оптичних електронних пристроїв. Найближчим аналогом є спосіб одержання плівок з твердого розчину заміщення - меркурію сульфіду-селеніду (HgSxSe1-x), що включає хімічне осадження HgSxSe1-x на підкладки в об'ємі робочого розчину, який містить сіль меркурію, натрій тіосульфат та натрій селеносульфат з молярним співвідношенням 1:0,5:0,5 [Bhuse V.М. Structural, Optical and Electrical Properties of Nano-crystalline Hg(SSe) Semiconductor Alloy Thin Films /V.M. Bhuse //Archives of Applied Science Research. - 2011. - Vol. 3, No. 5. - P. 339-349]. Синтез проводять у лужному середовищі аміаку при постійному перемішуванні (хімічне осадження з ванни, ХОВ). У процесі ХОВ кімнатної температури є достатньо для активації хімічної реакції, при цьому відбувається як гетерогенне зародження HgSxSe1-x на поверхні, так і гомогенне утворення HgSxSe1-x в об'ємі ванни. Атомний склад таких плівок - Hg1S0,52Se0,48. Але цим способом отримують плівки, що містять в кристалічній структурі окрім меркурію та селену ще й сульфур. Такі плівки мають властивості дещо відмінні від плівок меркурію селеніду (HgSe). Також він вимагає використання шкідливого аміаку, перемішування розчину у ванні для забезпечення рівномірної термічної і хімічної гомогенності та для кращої адгезії гомогенно зароджених частинок HgSxSe1-x до поверхні вирощуваної плівки. При цьому зростає енергоємність, утворюється значна кількість відходів, які через токсичність меркурію можуть завдати шкоду навколишньому середовищу. В основу корисної моделі поставлено задачу створити такий спосіб отримання тонких плівок меркурію селеніду, в якому здійснення хімічного осадження на підкладку з розчину нового молярного співвідношення дозволило б отримати саме плівки HgSe стехіометричного складу, забезпечувало б практично відсутній сульфур в структурі плівки, безаміачний синтез, зменшення кількості відходів та дозволило б усунути перемішування. Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання плівок меркурію селеніду, що включає хімічне осадження на підкладці з розчину, який містить сіль меркурію, натрій тіосульфат та натрій селеносульфат, згідно з корисною моделлю, розчин вибирають з таким молярним співвідношенням компонентів: сіль меркурію:натрій тіосульфат:натрій селеносульфат = 1:25-150:1-5. Це забезпечує можливість одержання тонких плівок HgSe з структурними, оптичними та електричними параметрами, які не поступаються плівкам, отриманим іншими способами. Також, спосіб хімічного осадження на поверхні підкладки дає можливість контролювати ріст плівки, підтримувати точні параметри процесу і динамічно змінювати умови для отримання однорідних суцільних плівок заданої товщини. При цьому зменшується кількість відходів, усувається перемішування, забезпечується однорідність та стехіометричність отриманих плівок. Обладнання, яке використовується, є доступним, не вимагає застосування високих температур та аміаку, що зменшує енергоємність, дає можливість спростити і здешевити технологію процесу осадження. Спосіб одержання плівок меркурію селеніду здійснюють так. В об'ємі робочого розчину, який містить сіль меркурію, натрій тіосульфат та натрій селеносульфат з таким молярним співвідношенням компонентів:сіль меркурію:натрій тіосульфат:натрій селеносульфат = 1:25150:1-5 здійснюють хімічне осадження зануренням підкладок в робочий розчин для одержання на них плівок меркурію селеніду. Для одержання плівок HgSe були використані свіжоприготовлені розчини 0,1 М солі Hg(NO3)2 або (CH3COOH)2Hg, 2,0 М натрій тіосульфату (Nа2S2О3) та 0,2 М натрій селеносульфату (Nа2SeSО3). У випадку, коли розчин солі меркурію мав кисле середовище (рН7. 2 Плівки HgSe осаджували на підготовлені однорідні скляні підкладки площею 3,96 см . Підкладки попередньо очищали хромовою сумішшю для видалення домішок, адсорбованих на поверхні, промивали дистильованою водою, протирали спиртом та поміщали у ванну з робочим розчином, приготованим змішуванням розчинів меркурій-вмісної солі, натрій тіосульфату, натрій селеносульфату і дистильованої води. Молярні співвідношення компонентів в розчині - солі меркурію, натрій тіосульфату та натрій селеносульфату становили, відповідно, 1:25-150:1-5. Тривалість осадження становила 20-180 хв. при температурі 20 °C. Після осадження підкладки з плівкою знімали, промивали поверхню дистильованою водою і сушили на повітрі. Приклад 1. 1 UA 122810 U 5 10 15 20 25 30 Плівки HgSe одержували змішуванням розчинів солі меркурію (Hg(NO 3)2), натрій тіосульфату та натрій селеносульфату з молярними співвідношеннями, відповідно 1:25:1 при температурі 20 °C. Час осадження 20 хв. Визначали елементний склад і однорідність складу плівки HgSe за допомогою атомносилового мікроскопа (РЕМ-106И, "Селмі") (Фіг. 1). Встановили, що отримані плівки HgSe були характерного для меркурію селеніду коричневого кольору, суцільними, повністю покривали поверхню підкладки і мали малу кількість поверхневих дефектів. Співвідношення атомів Hg і атомів Se у плівках є стехіометричним. Досліджували кристалічну структуру отриманої плівки з використанням дифрактометра ДРОН-3.0 (СuKα-випромінювання). На Фіг. 2 представлена дифрактограма плівки HgSe. При її аналізі встановлено, що плівка має кубічну модифікацію сполуки HgSe (Просторова група - F-43m; Символ Пірсона - cF8; а = 0,60834(10) нм). Приклад 2. Осадження плівок HgSe здійснювали аналогічно, як в прикладі 1. Сіль меркурію (CH3COOH)2Hg, співвідношення - 1:75:2 температура 20 °C, час - 100 хв. 2 Спектральні залежності поглинання плівок HgSe в координатах (α*hv) , hv (Фіг. 3) демонструють наявність краю фундаментального поглинання, локалізованого в області 1,84 еВ, що узгоджується з літературними даними (0,4-2,6 еВ). З використанням атомно-силового мікроскопа (РЕМ-106И, "Селмі") досліджували морфологію поверхні отриманої плівки HgSe (Фіг. 4). При збільшенні у 5000 разів встановили, що плівка є суцільною, однорідною, повністю покриває підкладку. Виявили, що на поверхні отриманої плівки HgS існує незначна кількість макродефектів, які розташовані невпорядковано. Приклад 3. Осадження плівок HgSe здійснювали аналогічно, як в прикладі 1. Сіль меркурію - (Hg(NO3)2), співвідношення - 1:150:5, температура 20 °C, час - 180 хв. З використанням атомно-силового мікроскопа (РЕМ-106И, "Селмі") досліджували морфологію поверхні отриманої плівки HgSe (Фіг. 5). При збільшенні у 3000 разів встановили, що одержана плівка HgSe є суцільною, однорідною, повністю покриває підкладку. На поверхні отриманої плівки HgSe існує незначна кількість макродефектів, які розташовані невпорядковано (Фіг. 5). Спосіб хімічного осадження в об'ємі робочого розчину ідеально підходить для виготовлення напівпровідникових плівок HgSe на великих площах, що є однією із основних вимог для масового використання в оптичних електронних пристроях, який дозволяє одержувати плівки HgSe з структурними, оптичними та електричними параметрами, необхідними для досягнення високої ефективності перетворення на основі гетеропереходів. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 Спосіб одержання плівок меркурію селеніду, що включає здійснення хімічного осадження на підкладці з розчину, який містить сіль меркурію, натрій тіосульфат та натрій селеносульфат, який відрізняється тим, що розчин вибирають з молярним співвідношенням компонентів:сіль меркурія:натрій тіосульфат:натрій селеносульфат = 1:25-150:1-5. 2 UA 122810 U 3 UA 122810 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4