Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Синтез селенидов металлов в водных растворах селеносульфата натрия

Диссертация: Синтез селенидов металлов в водных растворах селеносульфата натрия
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Преимуществами химического метода осаждения пленок из раствора являются: простота ведения технологического процесса и применяемого оборудованияполучение однородных по физическим характеристикам пленокэкономичность и более высокая производительностьвозможность осаждения на большие площади сложной конфигурации. Проведение процесса при температурах не превышающих 90 — 95 °C и нормальном давлении… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Литературный обзор
    • 1. 1. Синтез и устойчивость селеносульфатов щелочных металлов
    • 1. 2. Применение селеносульфата для осаждения халькогенидов тяжелых металлов
  • 2. Термодинамический анализ условий осаждения селенида свинца и селенида кадмия
    • 2. 1. Гидролитическое разложение селеносульфата зо
    • 2. 2. Расчет температурных зависимостей
      • 2. 2. 1. Температурная зависимость произведения растворимости селенида свинца
      • 2. 2. 2. Температурная зависимость констант электролитической диссоциации
  • КнгО И Кн^е С®
    • 2. 2. 3. Температурная зависимость константы нестойкости трилонатного комплекса кнтг
    • 2. 2. 4. Температурная зависимость произведения растворимости селенида кадмия,
    • 2. 3. Экспериментальное определение температурной зависимости константы гидролитического разложения селеносульфата натрия рКс Л
    • 2. 3. 1. Экспериментальное определение констант гидролитического разложения селеносульфата натрия
    • 2. 3. 2. Расчет теплового эффекта реакции гидролитического разложения селеносульфата натрия
    • 2. 4. Условия образования селенида свинца в системе
  • РМс, — Г4' - МЛеЯа -МОН- Ыа^О
    • 2. 5. Выводы
  • 3. Кинетика процесса химического осаждения селенида свинца и селенида кадмия в условиях самопроизвольного зарождения твердой фазы
    • 3. 1. Методика эксперимента
    • 3. 2. Кинетика химического осаждения селенида свинца в цитратно — аммиачной системе
      • 3. 2. 1. Условия образования селенида свинца в системе РЪАсг — ЫагСП — ДЦ&ЗОз — ЫНАОН — Ыа2БО,
      • 3. 2. 2. Кинетика процесса химического осаждения селенида свинца
    • 3. 3. Кинетика процесса химического осаждения селенида кадмия в цитратно аммиачной системе
      • 3. 3. 1. Условия образования селенида кадмия в системе СйС1г — ШЪСП — ЫН^ОН — Ш28е803 — № 280А %
      • 3. 3. 2. Кинетика процесса химического осаждения селенида кадмия
    • 3. 4. Практическое применение обработки экспериментальных кинетических кривых ЮЗ
    • 3. 5. Выводы Ю
  • 4. Кинетика процесса химического осаждения селенида свинца в условиях контролируемой поверхности твердой фазы №
    • 4. 1. Методика обработки стеклянного порошка. Расчет величины поверхности стеклянного порошка
    • 4. 2. Методика эксперимента
    • 4. 3. Кинетика процесса химического осаждения РЬБе в условиях контролируемой поверхности твердой фазы Щ
    • 4. 4. Выводы гъ
  • 5. Выводы
  • 6. Литература

Синтез селенидов металлов в водных растворах селеносульфата натрия (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Микроэлектроника — область техники, которая благодаря применению твердотельных материалов, главным образом полупроводников позволяет обеспечивать чрезвычайно широкие функциональные возможности приборов. Функции приборов и устройств микроэлектроники можно разделить на два основных вида — обработку электрических сигналов и преобразование какоголибо внешнего физического воздействия в электрические сигналы.

Полупроводники — это материалы, электрические характеристики которых чувствительны к изменениям внешней среды. Например, под действием тепла, света, давления, магнитного поля значительно изменяется электропроводность полупроводников. Анализируя эти изменения можно понять физическую природу и внутреннюю структуру полупроводника. 1].

Особое место среди халькогенидов занимают соединения группы АЦВГ1, А^В" и твердые растворы на их основе.

Селенида свинца может иметь как дырочную [2], так и электронную проводимость. Удельное сопротивление колеблется в интервале.

5-Ю'2 — 5-Ю'3 Ом см, подвижность электронов при комнатной температуре 175, дырок ~500 см2/е-сек. Для селенида свинца с дырочным типом проводимости холловская подвижность при (=11,4°К изменяется в интервале 12 800 — 13 700, а с электронным типом проводимости 12 700 — 16 500 см2/е-секширина запрещенной зоны ЛЕ =0,25 эв[3,4]. Спектр инфракрасного излучения РЬЯе лежит в интервале 3 -7 мк, а фоточувствительность — в области 3−10 л/к. [6,7].

Для селенида кадмия удельное сопротивление изменяется в интервале.

107 -10'° Ом см, ширина запрещенной зоны Е = 1,48 + 1,68 эв [5]. Фотосопротивления из селенида кадмия чувствительны в широкой области излучения от инфракрасной до ультрафиолетовой. Кристаллы Cd. Se обладают свойством фотопроводимости [6,7].

Электофизические и оптические свойства РЬЯе и С^Бе позволяют использовать их в быстродействующих спектрометрах для контроля состава атмосферы [2,8,9], в молекулярной спектроскопии [3], в астрономических исследованиях [4], в тепловидении, в обнаружении морских, наземных, воздушных объектовв системах дальней космической связи [10,11,12], в лазерной технике [13], в пирометрии и ИК спектроскопии [14].

Широкий спектр действия обеспечивает эффективное применение полупроводниковых пленок, на основе халькогенидов тяжелых металлов, в различных конструкциях многоэлементных фотоприемников. Изучение физикохимических свойств полупроводниковых пленок, определение закономерностей процессов получения селенидов металлов, изучение кинетики формирования пленки на твердых подложках для соединений А11 В71, А1УВп и особенно их твердых растворов, имеет важное значение.

Тонкие полупроводниковые слои получают методами вакуумного испарения [15 — 20], ионного распыления [21 — 23], пульверизации с последующим пиролизом [24], анодирования [25], электролитического осаждения [26,27] и осаждения из раствора [28 — 32].

Преимуществами химического метода осаждения пленок из раствора являются: простота ведения технологического процесса и применяемого оборудованияполучение однородных по физическим характеристикам пленокэкономичность и более высокая производительностьвозможность осаждения на большие площади сложной конфигурации. Проведение процесса при температурах не превышающих 90 — 95 °C и нормальном давлении позволяет применять подложки из материалов, не допускающих нагревания до высоких температур. Процесс получения пленок из раствора легко регулируется изменением концентраций реагирующих веществ, температурой раствора и временем осаждения. Этим способом могут быть получены пленки толщиной от сотен ангстрем до нескольких микрон.

Один из основных аспектов пленочного материаловедения — разработка физико-химических основ технологии, включающих синтез соединений, процессы зарождения и роста твердой фазы. Для оптимизации технологических процессов необходимы систематические исследования структуры пленок во взаимосвязи с условиями роста, установление факторов влияющих на электрофизические и оптические свойства полупроводниковых материалов.

Все методы получения селенидов металлов можно разделить на несколько групп [6,13]:

1. Синтез из элементов.

2. Восстановление селенитов (Я2, С, гидразином).

3. Электрохимический способ.

4. Действие селеноводорода на элементы, окислы, безводные соли, водные растворы солей металлов.

5. Взаимодействие солей металлов с селеномочевиной.

6. Взаимодействие солей металлов с селеносульфатом.

Селеносульфатный способ, состоящий из гидролитического осаждения селенидов из растворов селеносульфата натрия или калия, имеет ряд преимуществ: простота синтеза селеносульфата, без применения токсических веществ (прежде всего Н^е) — селеносульфат обладает большей устойчивостью в водных растворах, чем селеномочевинакачество зеркальных пленок и толщина не уступают аналогичным пленкам, полученными другими методаминемаловажный факт — дешевизна реактива.

Работа посвящена изучению процессов получения селенида свинца и се-ленида кадмия с использованием селеносульфата натрия. Цель исследования: найти зависимость константы гидролитического разложения селеносульфата натрия Кс от температуры, с тем чтобы было можно предсказать условия получения селенидов металлов при любой температуреизучить кинетику получения осадков, в объеме раствора и кинетику формирования селенидов свинца и кадмия, т.к. качество полупроводниковых материалов зависит от их строения, которое в свою очередь определяется условиями получения пленки.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

5. ВЫВОДЫ.

1. Для экспериментального определения константы равновесия реакции гидролитического разложения ееленосульфата (Кс) нужно выбрать такую систему, реакционную смесь, состоящую из селеносульфата соли металла и лиган-да, в которой образуется только селенид металла и исключается образование других малорастворимых соединений, таких, как гидрооксиды и основные соли.

2. Для расчета Кс по экспериментально найденной равновесной концентрации металла рекомендуется использовать величины произведений растворимости, рассчитанные по термодинамическим свойствам ионов в водных растворах и по стандартным функциям образования селенидов металлов в кристаллическом состоянии.

3. Определена вели*шна константы АГс=30.89 при 298 К и энтальпии реакции гидролитического разложения селеносульфата, равная 200 кДж/молъ, что открывает путь для анализа и прогнозирования условий синтеза селенидов металлов в широком температурном интервале.

4. Кинетика процессов синтеза селенидов свинца и кадмия описывается уравнением ^ = к х2/3 См-С3ею2, характерным для гетерогенного автокаталитического процесса, протекающего на поверхности частичек продукта реакции (селенида металла) коллоидных размеров в объеме раствора и на поверхности стенок реактора покрытых тонкой пленкой селенида металла. Уравнение справедливо для модели мгновенного образования зародышей, число которых остается постоянным. По ходу процесса изменяется масса частичек, их размер и поверхность.

5. Нами применен экспериментальный прием изучения кинетики гетерогенного процесса в условиях контролируемой поверхности твердой фазы в объеме реакционной смеси, которая задавалась путем внесения в раствор навески стеклянного порошка с известной величиной удельной поверхности. Такой прием позволил определить константу скорости объемного процесса (кх) и ко"-стаету скорости процесса (к8) на поверхности зародышевых частичек, на поверхности тонких пленок селенида металла, которые сформировались на стенках реактора и на твердых подложках, внесенных в раствор. Найденные числовые значения констант к8 и кх использованы для оценки числа и размера зародышевых частиц, образующихся по механизму гомогенной нуклеации.

6. Варьируя состав реакционной смеси, концентрации компонентов и температуру, удается прогнозировать конечный результат процесса синтеза селенида металла, а именно, гранулометрический состав осадка. Образующегося в объеме раствора и структуру, текстуру пленки, формирующейся на твердой подложке.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Я., Катаока С., Кисино К., Кокубун Я., Судзуки Т., Исин О., .Енэдзава С. Основы оптоэлектроники.: Пер. с яп.- М.: Мир, 1988, 288 с.
  2. Krebs Н., Grun К., Kallen D. Z. Anorgan. and allget. chem., 1961, 312, 5−6, p.307.
  3. A.A., Домбровский И.Г.- Ф.Т.Т., 1963, т.5, № 1, с. 96.
  4. Roberts A., Baines -J. Phys and Chem Solids. 1958, 6, 2−3, p. 184.
  5. Ю.В., Ормонт Б. Ф. ЖНХ, 1960, т. 5, № 8, с. 1796.
  6. Д.М., Счастливый В. П. Селен и селениды. М: Наука, 1964, 305 с.
  7. Физические величины. Справочник под ред. И. С. Григорьева, Е.З. Мейли-хова. М: Энергатомиздат, 1991, 1232 с.
  8. Д.М., Галущак М. А., Межиловская Л. И. Физика и технология полупроводниковых пленок. Львов: Высшая школа, 1988, 152 с.
  9. Д.Е., Детекторы на основе солей свинца. Физика тонких пленок. Т. З: Пер. С англ. / Под ред. И. Б .Сандомирского. М.: Мир, 1968, 299 с.
  10. К., Дас С. Тонкопленочные солнечные элементы.: Пер с англ. с сокращениями. М: Мир, 1986, 435 с.
  11. Moss T.S. Proceedings of the IRE. 1955, 43, № 12, p. 1869.
  12. В.Б., Великанов A.A., Каганович Э. Б. и др. Электронная техника. Материалы, 1973, № 7, с. 114.
  13. А.А. Химия и технология селена и теллура. М: Металлургия, 1968, 279 с.
  14. М.Н. Приемники инфракрасного излучения. М: Наука, 1968, 190 с.
  15. Shallcross F.V.- Trans .Met. Soc. AIME, 1966, 36, p.306.
  16. Hamersky J.- Thin Solid Films. 1977, 44, p.277.
  17. Kubovy A., Hamersky J and Symersky В.- Thin Solid Films, 1965, 4, p.35.
  18. Dhere N.G., Parikh N.R. and Ferreira A., — Thin Solid Films. 1977, 44, p.83.
  19. Chan D.S.H. and Hill A.E.- Thin Solid Films. 1976, 35, p.337.
  20. Hamersky J.- Thin Solid Films. 1976, 38, p. 101.
  21. Glew R.W.- Thin Solid Films. 1977., 46, p.59.
  22. Tanaka K.- Jpn.J.Appl.Phys. 1970, 9, p. 1070.
  23. Lehmann H.W. and Widner R.- Thin Solid Films. 1976,33, p.301.
  24. Liu C.H.J. and Wang J.H.- Appl. Phys. Lett., 1980, 36, p.852.
  25. Miller В., Heller A., Robbins M.- J. Electrochem. Soc., 1980, 127, p.725.
  26. Chandra S. and Pandey R.K.- Phys. Stat. Sol., 1980, 59, p.787.
  27. Hodes G., Manassen J. and Cahen D.- Nature, 1976, 261, p.403.
  28. А.Б., Китаев Г. А. Кинетика осаждения тонких пленок селенида свинца. Изв. АН СССР.- Неорганические материалы, 1965, т.1, № 12, с. 2107.
  29. Г. М., Китаев Г. А. Анализ условий осаждения селенидов металлов из водных растворов селеносульфатом натрия, — ЖНХ, 1969, т. 14, № 3, с. 616.
  30. Г. А., Терехова Т. С. Анализ условий осаждения селенида кадмия из водных растворов селеносульфатом натрия.- ЖНХ, 1970, т. 15, № 1, с. 48.
  31. Kainthla R.C., Thesis Ph.D.- Indian Institute of Technology, Delfi, 1980.
  32. Kainthla R.C., Pandya D.K. and Chopra R.L.- J.Electrochem. Soc., 1980, 127, p. 277.
  33. Rathke R. J. prakt. Chem.1865, 1, p.95, цит. no 48.
  34. Д.И. Основы химии. Изд. 13, 1947, ч. П, 546 с.
  35. Foerster F., Seidel W. Z. anorg. Chem., 1923, 128, p.310.
  36. O.M., Солдатов М. П. ЖПХ, 1957, т.2, № 6, с. 1289.
  37. С.М. Химическая промьппленность, 1947, № 2, с.45.
  38. Г. С., Остапкевич H.A. ЖПХ, 1960, т.ЗЗ, с. 1957.
  39. Г. С., Остапкевич H.A. ЖПХ, 1962, т.35, с. 186.
  40. .Л. Получение селеносульфатов и селенидов некоторых переходных металлов. Канд. диссертация, Новосибирск, 1966.
  41. И.В., Зелионкайте В. И. ЖНХ, 1957, 2, № 6, с. 1349.
  42. Foerster F., Lange F., Drossbach О., Seider W. Z.anorg.Chem., 1923, 128, p.320.
  43. Г. С., Остапкевич П. А. ЖПХ, 1962, т.35, с. 1962.
  44. И.В., Зелионкайте В. И., Нацаускас Э. И. ЖНХ, 1957, т.2, № 6, с. 1341.
  45. Г. М. Анализ условий химического осаждения сульфида и селе-нида свинца из растворов на поверхности стекла. Канд. диссертация, г. Свердловск, 1968.
  46. Г. А., Фофанов Г. М. ЖПХ, 1970, т.43, с. 1964.
  47. Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М: Химия, 1979, с. 480.
  48. Pitzer Е.С. and Gordon N.E.- Indastrial. Eng. Chem., Analyt. Edit., 1938, 10, p.68.
  49. Н.И., Еремина A.A.- ЖНХ, 1960, т.5, вып.5, с. 1003.
  50. Г. С., Остапкевич H.A.- ЖПХ, 1962, 35, с. 1199.
  51. Г. С., Остапкевич H.A.- ЖПХ, 1962, 35, с.1463.
  52. Г. С., Остапкевич H.A., Пахомова Н. В., Морозова A.B.- ЖПХ, 1969,42, с. 1715.
  53. Г. С., Кочугова Е. И., Гуревич И. М. Сборник рефератов НИИ -работ ГИПХа по люминофорам за 1955 56 годы. Ленинград, 1957.
  54. Г. Г., Поповкин Б. А., Буткевич В. Г., Новоселова A.B. Изв. АН СССР, Неорганические материалы, 1967, 3, с. 1934.
  55. Н.И., Шрамченко И. Н., Косилова А.Н.- ЖПХ, 1972, 7, с. 1356.
  56. H.A., Плотникова О. М., Редькина А. И. Изв. АН Каз. ССР, Сер. Химия, 1975, № 4,с.87.
  57. PramanikP., Biswas S.- J. Electrochem. Soc., 1986,133, № 2, p.350.
  58. И.К., Ятлова Л. Е., Китаев Г. А., Великанов A.A. Химия и хим. технология, 1977, 10, № 3, с. 319.
  59. Pramanik P., Bhattacharya R.N.- J. Solid State Chem., 1982, 44, № 3, p.425.
  60. A., Pramanik P. -J. Solid State Chem., 1983, 47, № 1, p.81.
  61. Pramanik P., Biswas S.- J. Solid State Chem., 1986,65, p. 145.
  62. N. S., Kainthla R. S., Pandya D. С., Chopra K.L.- Thin Solid Films., 1979, 60, p.55.
  63. PramanikP., BhattacharyaR.N.-J. Mater.S.Lett., 1988, 7, № 12, p. 1305.
  64. Т.С. Химическое осаждение из растворов селеносульфата натрия селенидов металлов 1Б и ПБ подгрупп в виде осадков и пленок. Канд. диссертация, г. Свердловск, 1972.
  65. Г. А. Исследование процессов получения пленок халькогенидов металлов в водных растворах, содержащих тио-, селеномочевину и селено-сульфат натрия. Докторская диссертация., г. Свердловск, 19
  66. З.Е., Китаев Г. А. Изв. вузов. Химия и хим. технология, 1974, т. 17, № 6, с. 805.
  67. И.А. Физико химические закономерности процесса получения твердых растворов CdxPbxxS химическим осаждением. Канд. диссертация, г. Свердловск, 1981.
  68. A.A. Химическое осаждение из растворов на поверхности стекла пленок сульфида и селенида свинца. Канд. диссертация, г. Свердловск, 1967.
  69. JI.E. Осаждение осадков и пленок халькогенидов кадмия и ртути химическим способом. Канд. диссертация, г. Свердловск, 1972.
  70. Кинетика и механизм образования твердой фазы. Труды УПИ им. С. М. Кирова, сборник, г. Свердловск, 1968, 131 с
  71. А.Б. Химическое осаждение из растворов пленок сульфида и селенида свинца. Канд. диссертация, г. Свердловск, 1967.
  72. Т.П. Использование тиомочевины для осаждения из растворов осадков и пленок сульфида серебра и меди. Канд. диссертация, г. Свердловск, 1969.
  73. Т.П. Использование селеномочевины для получения пленок селенида цинка и свинца на твердых подложках и их осадков из растворов. Канд. диссертация, г. Свердловск, 1972.
  74. Г. А., Соколова Т. П. ЖНХ, 1970, 15, с.319.
  75. Mangalam J., Rao K.N., Rangarayen В., Siddigi M.I.A., Saryaharayna С.Y.- Japan J. Appl.Phys., 1969, 8, p. 1258.
  76. Е.А., Угорец М. З., Паппшкин A.C. ЖНХ, 1964, 9, с.526.
  77. В.А., Остроумов М. А., Свиф Т. Ф. Термодинамические свойства веществ .Справочник. М: Химия, 1977, 392 с.
  78. Г. Б., Рыженко Б. Н., Ходаковский И. А. Справочник термодинамических величин (для геологов). М: Атомиздат, 1971, 240 с.
  79. А.Г., Семченко Д. П. Физическая химия. М: Высшая школа, 1988, 498 с.
  80. Свойства неорганических веществ. Справочник / Ефимов А. И. и др. Л: Химия, 1983, 389 с.
  81. М.И. Вестник АН Каз. ССР, 1975, № 2, с. 51 — 57.
  82. В.М. Окислительные состояния элементов и их потенциалы в водных растворах.
  83. В.Н., Кулешова О. М., Карабин Л. А. Произведения растворимости. -Новосибирск: Наука, 1983,267 с.
  84. К.Б., Васильев В. П. Константы нестойкости комплексных соединений. М: Изд. АН СССР, 1959, 206 с.
  85. Н.В. Интерполяция полярографических волн полимеризован-ных гидроксосолей. Докл. АН СССР, 1954, т.98, № 5, с. 799 — 802.
  86. И.Т., Назаренко Ю. Н., Некряч Г. Ф. Краткий справочник по химии. Киев: Наукова думка, 1987, 829с.
  87. Г., Флашка Г. Комплексонометрическое титрование. М: Химия, 1970, 360 с.
  88. С.М. Введение в кинетику гетерогенных каталитических реакций. -М: Наука, 1969, 607 с.
  89. Г., Лин С. Г., Лин С. М. Основы химической кинетики. М: Мир, 1983, 528 с.
  90. Н.М., Кнорре Д. Г. Курс химической кинетики. М: Высшая школа, 1984, 463 с.
  91. ., Сажюс Л. Кинетические методы исследования химических процессов. Л: Химия, 1972, 422 с.
  92. С. Основы химической кинетики. М: Мир, 1964, 603 с.
  93. A.C. Исследование лимоннокислых комплексных соединений свинца в зависимости от pH водной среды. Тр. Воронежского гос. ун — та, 1958, т.49, с. 23 — 24.
  94. А.Г., Цыпкин Г. Г. Математические формулы. М: Наука, 1985, 127 с.
  95. М.С., Бурнаков И. И., Александров Е. Б. ФТТ, 1961, № 3, с.729.
  96. С. Термохимическая кинетика. М: Мир, 1971, 308 с.
  97. Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. М: Химия, 1989,420с.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?