Взаимодействие сульфидов металлов в пленках, осажденных из растворов тиомочевинных координационных соединений. Обзор
Аннотация
В пленочной технологии полупроводниковых материалов сульфиды металлов имеют большое значение. Потенциал этих соединений далеко не исчерпан в плане создания на их основе устройств оптоэлектроники, солнечных элементов, люминесцентных приборов. Целью данной работы является выяснение характера взаимодействия сульфидов в поликристаллических слоях CdS – MemSn, где Me – металлы I – VII групп Периодической системы. Выбор сульфида кадмия в качестве общего компонента всех рассмотренных систем объясняется тем, что у этого хорошо изученного материала богато представлены фотоэлектрические и люминесцентные свойства.
Показано, что методом пиролиза аэрозоля растворов тиомочевинных комплексов могут быть получены твердые растворы и химические соединения CdS – MеmSn при температурах, не превышающих 500 °C. Описаны основные электрические, оптические и люминесцентные свойства слоев.
Установлено, что применение метода пиролиза аэрозоля растворов тиомочевинных координационных соединений позволяет значительно расширить области растворимости при формировании твердых растворов сульфидов.
Специфика твердофазного взаимодействия и неравновесность процессов, протекающих при осаждении слоев, позволяет избежать структурной несовместимости компонентов, которая выражается в действии классических факторов: неоднотипности кристаллической структуры, различий химической природы компонентов, несоответствии размеров замещающих/внедряющихся атомов. Условия осаждения пленок таковы (нижний предел температур осаждения определяется температурой разложения наиболее термически устойчивого тиомочевинного координационного соединения и не превышает 250 °С), что твердофазные взаимодействия большинства сульфидов в этих условиях реализоваться не могут. Следовательно,
взаимодействие происходит в момент термодеструкции комплексных соединений за счет освободившихся валентных возможностей их структурных фрагментов
Скачивания
Литература
Ugai Ya. A. Vvedenie v khimiyu poluprovodnikov [Introduction to Semiconductor Chemistry]. Moscow: Vysshaya shkola Publ.; 1965. 339 p. (In Russ.)
Naumov A. V., Semenov V. N., Averbakh E. M. Tiomochevinnye koordinatsionnye soedineniya v protsessakh sinteza sul’fidov metallov [Thiourea coordination compounds in the synthesis of metal sulfides]. Khimicheskaya promyshlennost’ (Russian Chemical Industry). 2003;80(2): 17–26. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=23712470 (In Russ.)
Semenov V. N., Ostapenko O. V., Levin M. N. Geterostruktury CdxZn1–xS/Cu2S dlya nazemnykh fotoelektricheskikh preobrazovatelei, sformirovannye iz tiokarbamidnykh kompleksov [CdxZn1–xS/Cu2S heterostructures for ground-based photovoltaic converters formed from thiocarbamide complexes].
Kondensirovannye sredy i mezhfaznye granitsy = Condensed Matter and Interphases. 2002;4(1): 55–58. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=23713361 (In Russ.)
Sergeeva A. V., Naumov A. V., Semenov V. N., Sokolov Yu. V. Phase composition and microstructure of In3S4 and CuInS2 films grown on silicon by spray pyrolysis. Inorganic Materials. 2007;43(10): 1046–1049. https://doi.org/10.1134/S0020168507100032
Naumov A. V., Sergeeva A. V., Semenov V. N. Structure and reflection spectra of In3–xS4(111)/mono-Si и In3–xS4(111)/SiO2/mono-Si films. Inorganic Materials. 2015;51(12): 1205-1212. https://doi.org/10.1134/s0020168515110060
Naumov A. V., Sergeeva A. V., Semenov V. N. Oriented In3–xS4 films on the (100) surface of Si, GaAs, and InP single crystals. Inorganic Materials. 2017;53(6): 560–567. https://doi.org/10.1134/s0020168517060127
Vorob’ev-Desyatovskii N. V., Kukushkin Yu. N., Sibirskaya V. V. Soedineniya tiomocheviny i ee kompleksov s solyami metallov [Compounds of thiourea and its complexes with metal salts]. Koordinatsionnaya khimiya (Russian Journal of Coordination Chemistry).1985;11(10): 1299 − 1328. (In Russ.)
Kharitonov Yu. Ya., Brega V. D., Ablov A. V. IK‑spektry pogloshcheniya i normal’nye kolebaniya kompleksov metallov s tiomochevinoi [IR absorption spectra and normal vibrations of metal complexes with thiourea]. Zhurnal neorganicheskoi khimii (Russian Journal of Inorganic Chemistry). 1974;19(8): 2166- 2168. (In Russ.)
Dutault F., Lahaye J. Formation de sulfure de cadmium a partir d’une solution aqueuse de thiouree et de chlorure de cadmium. Bulletin de la Société chimique de France. 1980;1(5): 236 − 240. (In French)
Naumov A. V., Nechaev I. V., Samofalova T. V., Semenov V. N. Structure and properties of thiocarbamide complexes of cadmium and zinc according to the results of a quantum-chemical calculation. Russian Journal of Applied Chemistry. 2010;83(6): 974–977. https://doi.org/10.1134/s107042721006008x
Naumov A. V., Samofalova T. V., Semenov V. N., Nechaev I. V. Thiourea complexes in synthesis of Cd1– xZnxS solid solutions. Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2011;56(4): 621–627. https://doi.org/10.1134/s0036023611040218
Ugai Ya. A., Semenov V. N., Averbakh E. M. Issledovanie vzaimodeistviya solei kadmiya s tiomochevinoi pri poluchenii plenok sul’fida kadmiya [Study of the interaction of cadmium salts with thiourea in the preparation of cadmium sulfide films]. Zhurnal prikladnoi khimii (Journal of Applied Chemistry of the USSR ). 1988;(11): 2409–2414. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=23712458 (In Russ.)
Semenov V. N., Vlasenko N. V. Protsessy kompleksoobrazovaniya v sistemakh tiomochevina − kadmievaya sol’ kislorodsoderzhashchei kisloty [Complexation processes in thiourea чев cadmium salt of oxygen-containing acid systems.]. Zhurnal neorganicheskoi khimii (Russian Journal of Inorganic Chemistry). 1992;37(4): 929–933. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=28931801
Naumov A. V., Semenov V. N., Goncharov E. G. Properties of CdS films prepared from thiourea complexes of cadmium salts. Inorganic Materials. 2001;37(6): 539–543. https://doi.org/10.1023/a:1017594228500
Naumov A. V., Meteleva Yu. V., Sermakasheva N. L., Semenov V. N., Novikov G. F. Luminescence and HF photoconductivity of cadmium and zinc sulfides obtained from thiocarbamide coordination compounds. Journal of Applied Spectroscopy. 2002;69(1): 120–125. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=5028730
Ugai Ya. A., Semenov V. N., Averbakh E. M. Vliyanie kompleksoobrazovaniya na poluchenie plenok sul’fida medi iz vodnogo rastvora tiomocheviny i khlorida medi pul’verizatsiei [Effect of complexation on the preparation of copper sulfide films from an aqueous solution of thiourea and copper chloride by pulverization]. Russian Journal of Inorganic Chemistry. 1981;26(1): 271−273. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=28887544 (In Russ.)
Gazho Ya. Vzaimnoe vliyanie ligandov, struktura i svoistva kompleksov medi (II) [Mutual influence of ligands, structure and properties of copper (II) complexes]. Russian Journal of Inorganic Chemistry. 1977;22(11): 2936−2944. (In Russ.)
Semenov V. N., Naumov A. V. Complexation and redox processes in aqueous solutions of copper (II) chloride and thiourea. Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2001;46(3): 367–370. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=13371854.
Semenov V. N, Sushkova T. P., Klyuev V. G. Lyuminestsentnye svoistva plenok CdS, legirovannogo med’yu, poluchennykh raspyleniem rastvorov na nagretuyu podlozhku [Luminescent properties of copper-doped CdS films obtained by sputtering solutions onto a heated substrate]. Inorganic Materials. 1993;29(3): 323−326. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=23712453 (In Russ.)
Semenov V. N, Klyuev V. G., Kushnir M. A. Spektral’no-lyuminestsentnye svoistva plenok, poluchennykh raspyleniem rastvorov tiomochevinnykh kompleksov kadmiya na nagretuyu podlozhku [Spectral and luminescent properties of films obtained by sputtering solutions of thiourea complexes of cadmium on a heated substrate]. Journal of Applied Spectroscopy. 1993;59(1−2): 114−119. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=23319124 (In Russ.)
Lukin A. N., Samofalova T. V., Semenov V. N., Naumov A. V. Lyuminestsentsiya, fotoprovodimost’ i opticheskie svoistva plenok CdxZn1–xS [Luminescence, photoconductivity and optical properties of CdxZn1–xS films]. Russian Physics Journal. 2011(2/2): 211–215. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=17394968 (In Russ.)
Makurin Yu. N., Zhelonkin N. A. Zaryadovoe sostoyanie i mekhanizm termoliza tiomochevinnogo kompleksa kadmiya [Charge state and the mechanism of thermolysis of the thiourea complex of cadmium]. Inorganic Materials. 1994;30(2): 279−280. (In Russ.)
Ugai Ya. A., Semenov V. N., Averbakh E. M., Shamsheeva I. L. Thermal decomposition of
diclorodithioureacadmium(II). Russian Journal of General Chemistry. 1986;56(9): 1945−1950. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=28890314 (In Russ.)
Semenov V. N., Naumov A. V. Thermal decomposition of cadmium thiourea coordination compounds. Russian Journal of General Chemistry. 2001; 71: 495–499. https://doi.org/10.1023/A:1012306512566
Naumov A. V., Semenov V. N., Lukin A. N., Goncharov E G. Phase composition of copper sulfide films produced from copper salt–thiourea complexes. Inorganic Materials. 2002;38: 271–273. https://doi.org/10.1023/A:1014779018372
Semenov V. N., Zolotukhina L. A. Physical properties of the thin CdS–Cu2S films. Inorganic Materials. 1992;28(7): 1370–1373. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=28931821 (In Russ.)
Burcus I., Zet Gh., Ghreghei M. Studies on the Realization of CdS and CuxS Thin photoconductor films by liquid phase reaction method. Bull. Inst. Politechn. Iasi. Sec. 1. 1983;29(1–4): 79–86.
Semenov V. N., Sushkova T. P., Klyuev V. G. Fotolyuminestsentnye svoistva legirovannykh plenok CdxZn1–xS [Photoluminescent properties of doped CdxZn1–xS films]. Physics, Chemistry and Mechanics of Surfaces. 1994(7): 60–64. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=23725261 (In Russ.)
Klyuev V. G., Semenov V. N., Kustov A. I. Fotoaktivnost’ tonkoplenochnykh tverdykh rastvorov CdxZn1–xS [Photoactivity of CdxZn1–xS thin-film solid solutions]. Surface Investigation: X-Ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2001(4): 101–103. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=23723780 (In Russ.)
Meteleva Yu. V., Semenov V. N., Klyuev V. G., Smerek S. A. Luminescent properties of polycrystalline Cd0.5Zn0.5S films prepared from thiourea complexes. Inorganic Materials. 2001;37: 1224–1227. https://doi.org/10.1023/A:1012909621867
Morozova N. K., Kuznetsov V. A. Sul’fid tsinka. Poluchenie i opticheskie svoistva [Zinc sulphide. Receiving and optical properties]. Moscow: Nauka Publ.; 1987. 200 p. (In Russ.)
Semenov V. N., Ostapenko O. V., Lukin A.N. Physical properties of CdS–In2S3 thin films. Inorganic Materials. 2000;36: 111–113. https://doi.org/10.1007/BF02758007
Fok M. V. Vvedenie v kinetiku lyuminestsentsii kristallofosforov [Introduction to the kinetics of luminescence of crystal phosphors]. Moscow: Nauka Publ.; 1964. 284 p. (In Russ.)
Semenov V. N., Ostapenko O. V., Lukin A. N. Solid-state reactions in CdS–Bi2S3 thin films. Inorganic Materials. 2000;36: 1197–1199. https://doi.org/10.1023/A:1026665211338
Semenov V. N., Ostapenko O. V., Klyuev V. G. Poluchenie i svoistva plenok sistemy CdS–Cr2S3 [Preparation and properties of films of the CdS–Cr2S3 system]. Surface Investigation: X-Ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2000(4): 37–40. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=28925164
Copyright (c) 2021 Конденсированные среды и межфазные границы
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
