Влияние лигандного фона реакционной смеси на формирование тонких пленок CdS – PbS гидрохимическим осаждением

УДК 539.216.2. Поступила в редакцию

Тематическое направление: Гидрохимический синтез пленок халькогенидов металлов. Часть 30.

Влияние лигандного фона реакционной смеси на формирование тонких пленок CdS – PbS гидрохимическим осаждением

© Форостяная1+ Наталья Александровна, Маскаева1,2Лариса Николаевна, Кутявина1 Анастасия Дмитриевна, Пономарева1 Мария Андреевна, Рожина1 Анастасия Александровна, Михневич1 Полина Олеговна, Марков1,2* Вячеслав Филиппович

1Кафедра физической и коллоидной химии. ФГАОУ ВПО Уральский федеральный университет имени первого Президента России . Ул. Мира, 19. г. Екатеринбург, 620002.

Свердловская область. Россия. Тел.: [phone]. E-mail: [e-mail]

2Кафедра химии и процессов горения. Уральский институт ГПС МЧС России.

Ул. Мира, 22. г. Екатеринбург, 620022. Свердловская область. Россия. Тел.:[phone]

_______________________________________________

*Ведущий направление; +Поддерживающий переписку

Ключевые слова: ионные равновесия, лиганды, гидрохимическое осаждение, тонкие пленки, сульфид свинца, сульфид кадмия, твердые растворы замещения.

Аннотация

Путем анализа ионных равновесий произведен расчет концентрационных плоскостей образования сульфидов свинца и кадмия в системах “Cd2+ –Pb2+ –L – OH−–N2H4CS”, где L – C6H5O73-, H2NCH2CH2NH2, C6H5O73-+H2NCH2CH2NH2, (HO-CH2CH2)3N+H2NCH2CH2NH2, (HO-CH2CH2)3N. С использованием растровой электронной микроскопии и энергодисперсионного анализа показано влияние природы и силы комплексующего агента на состав и морфологию синтезированных нанокристаллических пленок в системе CdS – PbS.

Введение

Развитие оптоэлектроники, в первую очередь, обязано появлению новых перспективных материалов, позволяющих оптимизировать характеристики создаваемых на их основе фотодетекторов. Весьма привлекательным с этой точки зрения является использование функциональных элементов на основе твердых растворов замещения, изменяя содержание замещающего компонента в которых, можно регулировать их свойства в достаточно широких пределах, при этом диапазон зависит от различия характеристик базовых соединений. В частности, изменение содержания кадмия в составе твердого раствора CdxPb1–xS дает возможность в широких пределах варьировать полупроводниковые характеристики материала от узкозонного сульфида свинца (ΔEg=0.41эВ) до широкозонного CdS (ΔEg=2.4 эВ). Это обеспечивает эффективное решение различных задач в оптоэлектронике, в том числе в производстве приборов экологического мониторинга, оптических датчиков температурного контроля, быстродействующих фотодетекторов и спектрофотометрии.

Однако согласно равновесной фазовой диаграмме [1,2] сульфиды свинца и кадмия не образуют непрерывного ряда твердых растворов и характеризуются ограниченной областью взаимной растворимости, сужающейся с понижением температуры: если при 1325 K предельная растворимость сульфида кадмия в сульфиде свинца достигает 38 мол.%, при 523 K она не превышает 9·10–3 мол.%. Вероятно, этим обусловлена распространенность высокотемпературных методов получения твердых растворов в системе CdS – PbS [3,4], требующих наличия сложной и дорогостоящей технологической аппаратуры.

Возможность образования твердых растворов замещения при температурах ниже 373 K ранее обсуждал в своих работах Веснин [5,6]. Использование для получения твердых растворов метода гидрохимического осаждения, относящегося к «мягкохимическим» методам за счет особенностей коллоидно-химической стадии процесса, позволяет расширить диапазон взаимной растворимости сульфидов с образованием пересыщенных метастабильных твердых растворов и снизить затраты, связанные с техническим оснащением процесса [7]. Экспериментальное подтверждение этому можно найти в работах Китаева и его учеников [8 – 12]. Ими методом совместного гидрохимического осаждения сульфидов свинца и кадмия из реакционной смеси, содержащей соли металлов, тиокарбамид в качестве халькогенизатора, а также комплексующие ионы кадмия и свинца лиганды (лимоннокислый натрий и раствор аммиака), были получены однофазные и относительно стабильные при температурах 405 – 410 K тонкие пленки CdxPb1–xS с максимальной долей замещения 16.1 мол. %, обладающие повышенной радиационной стойкостью [10 – 12].

Экспериментально [10] было установлено, что содержание сульфида кадмия в твердом растворе CdxPb1–xS фактически является функцией отношения концентраций незакомплексованных ионов свинца и кадмия в реакционной смеси, то есть соотношения скоростей образования сульфидов CdS и PbS. Среди факторов, оказывающих влияние на скорость процесса синтеза, особая роль отводится созданному в реакционной ванне лигандному фону: за счет использования различных по силе и природе лигандов можно регулировать количество свободных ионов металла в водной среде.

Настоящая работа посвящена термодинамической оценке возможности формирования пленок твердых растворов CdxPb1–xS гидрохимическим осаждением при использовании как одинаковых для обоих металлов лигандов (цитрат-ионов C6H5O73−, этилендиамина H2NCH2CH2NH2, триэтаноламина (HO-CH2CH2)3N), так и различных, в частности, смесей этилендиамина с цитрат-ионами (C6H5O73- + H2NCH2CH2NH2) и этилендиамина с триэтаноламином (H2NCH2CH2NH2 + (HO-CH2CH2)3N), а также исследование влияния лигандного фона на морфологию и состав пленок.

Экспериментальная часть

Осаждение пленок в системе CdS – PbS проводили при температуре 358 K в течение 120 минут на предварительно обезжиренные ситалловые подложки марки СТ-50. Реакционная смесь при этом содержала соли металлов Pb(С2Н3О2)2 (0.04 – 0.068 М) и CdCl2 (0.05М), тиокарбамид CSN2H4 (0.6 М) в качестве источника ионов S2−, а также различные лиганды для ионов металлов. В качестве лигандов в зависимости от системы использовали: цитрат натрия Na3C6H5O7, этилендиамин H2NCH2CH2NH2, триэтаноламин (HO-CH2CH2)3N, а также смесь этилендиамина с цитрат-ионами (H2NCH2CH2NH2 + C6H5O73−) и смесь этилендиамина с триэтаноламином (H2NCH2CH2NH2 + (HO-CH2CH2)3N).

Толщину пленок определяли методом интерференционной микроскопии на микроинтерферометре Линника МИИ-4М.

Исследование морфологии поверхности и элементного состава пленок проводили методом растровой (сканирующей) электронной микроскопии (РЭМ) с рентгеноспектральным электронным микрозондовым анализом (EDX) с использованием сканирующего растрового микроскопа Scanning Electron Mucroscope JEOL JSM–5900LV.

Результаты и их обсуждение

Получение тонких пленок сульфидов металлов методом гидрохимического осаждения является сложным многостадийным процессом, в основе которого лежит реакция взаимодействия закомплексованного иона металла с сульфид-ионом, образующимся в результате гидролитического распада тиокарбамида [7]. Поскольку при совместном осаждении сульфидов CdS и PbS ион S2– потенциально может распределяться между ионами двух металлов, образование фазы твердого раствора замещения в реакционной системе происходит в ходе двух конкурирующих реакций осаждения индивидуальных сульфидов CdS и PbS с формированием общей кристаллической решетки:

(1–x)Pb2+ + xCd2+ + CSN2H4 + 2OH– = CdxPb1–xS + H2CN2 + 2H2O (1)

Долю незакомплексованных активных ионов металла, способных вступать в химическую реакцию с ионами серы, можно оценить, используя выражение:

где [Me2+] – концентрация свободных ионов металла; СМе – суммарная аналитическая концентрация ионов металла в растворе; L – концентрация лиганда; k1, k1,2, k1,2,..n– константы нестойкости различных комплексных форм металла.

Для определения преобладающих в растворе комплексных форм, оказывающих решающее влияние на протекание процесса в каждой из систем, был проведен анализ ионных равновесий в системах «Cd2+ –L – H2O» и «Pb2+ – L – H2O». Вклад в общую концентрацию ионов металла каждого из присутствующих в растворе комплексов можно рассчитать аналогично (2), подставляя в числитель выражения вместо концентрации свободного иона кадмия концентрацию соответствующего комплекса.

Важным моментом при выборе параметров синтеза является apriori оценка возможности образования твердого раствора при тех или иных условиях, позволяющая уменьшить объем экспериментальных исследований. С этой целью в работе был проведен термодинамический расчет концентрационных областей и диапазона pH существования сульфидов металлов и образующихся при этом примесных фаз – гидроксидов и цианамидов, необходимость учета которых обусловлена тем, что большинство из них, обладая низкой растворимостью, создают высокий уровень пересыщения по ним в растворе [7].

Минимально необходимую концентрацию солей каждого из металлов рассчитывали с использованием выражения [7]:

(3)

где Сн − минимально необходимая для образования твердой фазы концентрация соли металла; ПРMeS – произведение растворимости сульфида металла (рПРCdS =26.10; рПРPbS = 27.8); − константа ионизации сероводорода, продукта разложения халькогенизатора= 19.88; KC − константа гидролитического разложения тиокарбамида= 22.48; − начальная концентрация  тиокарбамида; Δкр− величина критического пересыщения; σ − удельная поверхностная энергия сульфида металла; VM − мольный объем синтезируемой фазы; rкр − радиус зародыша критического размера; R − универсальная газовая постоянная; T − температура процесса. Величины βS и βц равны  и [7], где (1.0·10–7) и (4.7·10–11) − константы ионизации селеноводородной кислоты и цианамида по первой ступени; (3.0·10–22) − константа ионизации цианамида.

Минимальную начальную концентрацию соли металла рСн, обеспечивающую образование фазы Cd(OH)2 или Pb(OH)2, определяли по уравнению[7]:

(4)

где = 13.66 [13];= 15.5 [13]; =14 [13].

Для расчета условий образования цианамида металла использовали уравнение [7]:

где =14.1 [14];=15.8 [14]; =21.52 [13].

Термодинамическая оценка условий образования твердого раствора CdxPb1–xS при соосаждении сульфидов CdS и PbS проводилась путем совместного решения уравнений вида (3) для свинца и кадмия.

В работе рассмотрены пять реакционных систем, содержащих в своем составе различный набор комплексующих кадмий и свинец лигандов: цитрат натрия Na3C6H5O7, этилендиамин H2NCH2CH2NH2, триэтаноламин (HO-CH2CH2)3N, а также смесь этилендиамина с цитрат-ионами (H2NCH2CH2NH2 + C6H5O73−) и смесь этилендиамина с триэтаноламином (H2NCH2CH2NH2 + (HO-CH2CH2)3N).

Согласно результатам анализа ионных равновесий, влияние гидроксид-ионов во всех системах относительно мало до pH = 13, что труднодостижимо при рассматриваемых условиях (рис.1 – 4). При использовании в качестве лиганда цитрат-ионов почти во всем диапазоне pH как свинец, так и кадмий связаны в прочные гидроксоцитратные комплексы Pb(OH)Cit2- (pk=13.7) и Cd(OH)Cit2- (pk=9.3) (рис. 1а). Показатель константы нестойкости комплекса с кадмием значительно ниже, за счет чего в первую очередь в растворе образуется твердая фаза сульфида кадмия (рис. 1б), что может препятствовать формированию твердого раствора замещения вместо смеси отдельных фаз сульфидов свинца и кадмия.

а	б

Рис.1. Ионные равновесия в системе“Cd2+ - Pb2+ - Cit3- - H2O” (а): 1 – CdCit3-, 2 – Cd(OH)Cit2-, 3 – Cd(OH)3-, 4 – Cd(OH)42-, 5 – Pb(OH)Cit2-, 6 – Pb(OH)42-; граничные условия образования CdS, PbS, Cd(OH)2, Pb(OH)2 в системе “Cd2+ - Pb2+ - Cit3- - N2H4CS” с учетом кристаллизационного фактора (б).Расчет выполнен при [CS(NH2)2] = 0.6 моль/л.

Решить проблему формирования твердого раствора можно посредством использования дополнительного лиганда для кадмия, прочность комплексов с которым для кадмия превосходит комплексы со свинцом. Известно достаточно большое количество работ, посвященных получению твердого раствора CdxPb1–xS гидрохимическим осаждением, где в качестве лигандов для свинца использовали лимоннокислый натрий, а для кадмия – аммиак [8 – 10]. В работе [15] в качестве альтернативы аммиаку предложено использовать менее летучий этилендиамин, обладающий близкой к аммиаку константой ионизации.

Согласно анализу ионных равновесий в системе, где в качестве комплексующего металлы агента использовался только этилендиамин основными комплексными соединениями, препятствующими быстрому выпадению сульфидов металлов в осадок в диапазоне рабочих pH = 11–12 [7] для кадмия являются Cd(En)22+ (pk = 10.22) и Cd(En)32+ (pk = 12.29); для свинца Pb(En)22+ (pk = 8.45) (рис.2 а). То есть наблюдается противоположная ситуация – ионы кадмия закомплексованы сильнее и при pH<12.5, в итоге первой образуется твердая фаза PbS. При высоких значениях рН (больше 13) для свинца преобладающим становится прочный гидроксокомплекс Pb(OH)42−. При этом появляется зона пересечения концентрационных плоскостей образования CdS и PbS, то есть при этом значении pH (~12.5) образование твердых фаз индивидуальных сульфидов происходит одновременно и, следовательно, велика вероятность образования твердого раствора замещения.

а	б

Рис.2. Ионные равновесия в системе “Cd2+ – Pb2+ – En – H2O” (а): 1 – CdEn22+, 2 – CdEn32+, 3 – Cd(OH)3-, 4 – Cd(OH)42-, 5 – PbEn2+, 6 – PbEn22+, 7 – Pb(OH)3-, 8 – Pb(OH)42-; граничные условия образования CdS, PbS, Cd(OH)2, Pb(OH)2в системе “Cd2+ – Pb2+ – En – N2H4CS”с учетом кристаллизационного фактора (б). Расчет выполнен при [CS(NH2)2] = 0.6 моль/л.

Использование отдельных лигандов для каждого из металлов: цитрат-ионов для свинца и этилендиамина для кадмия (рис.3) позволяет сдвинуть область пересечения концентрационных плоскостей в диапазон pH от 11.5 до 12.5 (рис.3 б). Это происходит за счет того, что ионы Cd2+связаны в этилендиаминовые комплексы CdEn22+ (pk=9.98) и CdEn32+(pk=10.21), которые по прочности сопоставимы с комплексом Pb(OH)Cit2- (pk=13.7), связывающим свинец (рис. 3 а).

а	б

Рис.3. Ионные равновесия в системе “Cd2+ – Pb2+ – Cit3- – En – H2O” (а): 1 – CdEn22+, 2 – CdEn32+, 3 – Cd(OH)3-, 4 – Cd(OH)42-, 5 – Pb(OH)Cit2-, 6 – PbEn2+, 7 – PbEn22+, 8 – Pb(OH)42-; граничные условия образования CdS, PbS, Cd(OH)2, Pb(OH)2в системе “Cd2+ – Pb2+ – Cit3- – En – N2H2CS”с учетом кристаллизационного фактора (б).Расчет выполнен при [CS(NH2)2] = 0.6 моль/л.

Кроме цитрат-ионов в качестве лигандов для связывания в комплексы свинца при гидрохимическом синтезе также часто используют триэтаноламин (HO-CH2CH2)3N (TEA) [16 – 18], образующий со свинцом соединения Pb(TEA)2+ (pk=3.39) и Pb(TEA)22+ (pk=5.86). Однако, с ионами кадмия TEA образует лишь один слабый комплекс Cd(TEA)2+ (pk=3.15), поэтому высока вероятность быстрого выпадения последнего в виде аморфного осадка сульфида кадмия. Кроме того, за счет относительно слабых связей с металлами, исходя из результатов расчета ионных равновесий, при использовании TEA в растворе резко возрастает доля гидроксокомплексов, в том числе нерастворимых гидроксидов Cd(OH)2 и Pb(OH)2, что может препятствовать образованию сульфидной пленки на поверхности подложки. Введение же дополнительно в реакционную смесь этилендиамина приводит к снижению доли комплексов с триэтаноламином до пренебрежимо малых значений, при которых вид графиков для системы ТEA с этилендиамином фактически повторяет концентрационные поверхности для этилендиаминовой системы. Исходя из чего, можно сделать вывод, что использование триэтаноламина в качестве комплексующего агента для металлов при гидрохимическом синтезе твердых растворов Cd1–xPbxS нецелесообразно.

В итоге, согласно предварительным расчетам, цитратно – этилендиаминовая система с термодинамической точки зрения является наиболее перспективной для получения твердых растворов в системе CdS – PbS.

а	б

Рис.4. Ионные равновесия в системе “Cd2+ – Pb2+ – TEA – H2O” (а): 1 – Cd(TEA)2+, 2 – Cd(OH)2, 3 – Cd(OH)3-, 4 – Cd(OH)42-, 5 – Pb(TEA)22+, 6 – Pb(OH)-, 7 –Pb(OH)2, 8 –Pb(OH)3-, 9 – Pb(OH)42-;

граничные условия образованияCdS, PbS, Cd(OH)2, Pb(OH)2 в системе “Cd2+ –Pb2+–TEA–N2H2CS”с учетом кристаллизационного фактора (б). Расчет выполнен при [CS(NH2)2] = 0.6 моль/л.

Стоит отметить, что предварительные расчеты ионных равновесий в системах “Cd2+ – Pb2+ – L – N2H4CS“ (L − C6H5O73-, H2NCH2CH2NH2, C6H5O73-+H2NCH2CH2NH2, (HO-CH2CH2)3N+H2NCH2CH2NH2, (HO-CH2CH2)3N)) лишь указывают на принципиальную возможность осуществления процессов гидрохимического осаждения твердых фаз сульфидов свинца и кадмия, не учитывая путей их протекания. Поэтому с целью доказательства правильности термодинамической оценки и выяснения фактического влияния природы лигандов на формирование полупроводникового слоя CdS – PbS был проведен синтез тонкопленочных образцов CdS – PbS из этилендиаминовой, этилендиаминово-цитратной и этилендиаминово-триэтаноламиновой систем. Температура гидрохимического синтеза для всех систем составляла 353 K. В результате были получены тонкие пленки толщиной ~100 нм, равномерно покрывающие подложку, микроизображения поверхности которых представлены на рисунке 5.

а	б	в

Рис.5 - Электронно-микроскопические изображения пленок CdS – PbS, полученных при температуре 353K в течение 120 минут гидрохимическим осаждением из этилендиаминовой (а),цитратно – этилендиаминовой (б) и триэтаноламиново – этилендиаминовой (в) системы при увеличении× 200 000.

Электронно-микроскопические исследования микроструктуры полученных пленок и результаты их элементного анализа свидетельствуют о формировании соединений, в качестве основных элементов содержащих Cd, Pb, S. Относительное содержание серы во всех рассмотренных образцах составило 50±5 ат.%. Надежно определить с помощью элементного анализа содержание в образцах оксидных фаз не удалось, поскольку из-за небольшой толщины пленок основной вклад в общее количество кислорода вносит его доля, входящая в состав подложечного материала. В связи с этим наличие кислорода в пленках нами не учитывалось.

Образцы, полученные из реакционных систем, содержащих различный набор лигандов, существенно отличаются друг от друга как по составу (табл.), так и морфологией слоя (рис. 5). Самой однородной поверхностью характеризуются пленки из этилендиаминовой системы, они состоят из шарообразных частиц размером около 20 нм, формирующих глобулы 180 – 200 нм, плотно покрывающие поверхность подложки. Это говорит о том, что в рассматриваемой системе оба металла связаны в комплексы прочнее, и влияние их на долю свободных ионов Cd2+и Pb2+ приблизительно одинаково. Это подтверждают составы образцов пленок: соотношение в них металлов близко к единице (28.8ат. % свинца и 20.7 ат.% кадмия).

Содержание кадмия в составе пленок, полученных из цитратно – этилендиаминовой системы значительно превосходит содержание свинца (см. табл.), исходя из чего, можно предположить, что гидроксоцитратные комплексы, отличающиеся высокой константой ионизации (pk(Pb(OH)Cit2-)=13.7), снижают долю свободных ионов свинца, а кадмий, в свою очередь, связан в этилендиаминовые комплексы. Частицы, формирующие пленки CdS из цитратно – этилендиаминовой системы объединяются в более крупные по сравнению с предыдущей системой агломераты размером ~350 нм, количество которых значительно ниже, за счет чего они менее плотно прилегают друг к другу (рис. 5 б).

Таблица

Элементный состав пленок CdS – PbS, полученных методом гидрохимического осаждения из систем с различным лигандным фоном

Лиганды	Содержание элементов, ат. %
Pb	Cd	S
H2NCH2CH2NH2	28.8	20.7	50.5
C6H5O73- + H2NCH2CH2NH2	5.8	39.5	44.65
(HO-CH2CH2)3N + H2NCH2CH2NH2	45.2	3.3	51.5

Образцы, полученные из реакционной смеси, содержащей как этилендиамин, так и триэтаноламин относительно неоднородны и состоят как из частиц 10 – 20 нм, так и из вытянутых плоских скоплений, размеры которых достигают 200 нм. Такая картина является весьма характерной для пленок сульфида свинца, осажденных из водных растворов, содержащих смесь ТЭА и этилендиамина [17] и, вероятно, обусловлено невысокой прочностью комплексов TEA с металлами и разветвленной структурой молекул как TEA, так и этилендиамина, препятствующей взаимодействию между собой первичных частиц [19]. Элементный анализ, как отдельных участков пленки, так и всей ее поверхности в целом показал, что образцы содержат в себе лишь 3.3 ат.% кадмия. Это предполагает формирование твердого раствора замещения на основе кубического PbS. а его состав обусловлен тем, что в рассматриваемых условиях большая часть сульфида кадмия выпадает из раствора в виде аморфного осадка.

Причины различий в морфологии пленок из систем с различным лигандным фоном неоднозначны, поскольку гидрохимический синтез представляет собой сложный процесс и молекулы лигандов могут оказывать влияние на формирование пленок, как на этапе зарождения за счет прочности образующихся с металлом комплексных форм, так и на стадии их роста за счет различной пространственной структуры молекул лигандов [19].

Выводы

1.  Проведен анализ ионных равновесий в реакционных системах «Cd2+ - L - CS(NH2)2» и «Pb2+ - L - CS(NH2)2», где L – C6H5O73-, H2NCH2CH2NH2, (HO-CH2CH2)3N, (C6H5O73-+H2NCH2CH2NH2), ((HO-CH2CH2)3N+H2NCH2CH2NH2). Определены диапазоны pH и минимальных концентраций солей металлов, необходимые для образования твердых фаз сульфидов свинца и кадмия, а также примесных сопутствующих соединений– гидроксидов и цианамидов металлов. Показана термодинамическая вероятность образования твердых растворов CdS – PbS в рассматриваемых системах.

2.  Гидрохимическим осаждением получены тонкопленочные образцы из этилендиаминовой, этилендиаминово-цитратной и этилендиаминово-триэтаноламиновой систем, толщиной около 100нм с хорошей адгезией к подложке.

3.  Результаты EDX-анализа пленок показали, что состав образцов существенно зависит от создаваемого в реакционной смеси лигандного фона. Так, соотношение металлов в этилендиаминовой системе близко к единице, тогда как в пленках из цитратно – этилендиаминовой системы гораздо больше кадмия по сравнению со свинцом, а тонкопленочные образцы из триэтаноламин – этилендиаминовой системы практически не содержит в своем составе кадмий.

4.  Электронно-микроскопическими исследованиями полученных пленок CdS - PbSпоказан их нанокристаллический характер.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках выполнения государственного задания № 4.1270.2014/K.

Литература

[1] Bethke P. M., Barton P. b solids relations in the system PbS –CdS. Amer. Miner. 1971.V. 56. № 11 – 12. P. 2034 – 2039.

[2] , , Акимов твердого тела. М.: ГЕОС.1997. 500 с.

[3] , , Стецюра люминисцирующих кристаллов в результате распада пересыщенного твердого раствора PbS–CdS. ПисьмавЖТФ.2012.Т.38. В. 16. С. 42 – 50.

[4] Kamruzzman M., Dutta R., Podder J. Synthesis and characterization of the as deposited Cd1–xPbxS thin films prepared by spray pyrolisis technique. ФТП. 2012. Т. 46. В. 7.С. 979–983.

[5] О пороговой температуре образования твердых растворов замещения.Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук.1987. Т. 17. В. 5. С. 145 – 149.

[6] О механизме образованипя твердых растворов замещения. Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук. 1985. Т. 15. В. 5. С. 7 – 10.

[7] , , Иванов осаждение пленок сульфидов металлов: моделирование и эксперимент. Екатеринбург: УрО РАН. 2006. 218с.

[8] О возможности получения смешанных соединений халькогенидов металлов химическим способом. Химия и физика халькогенидов. Свердловск.1977.С. 107 – 110.

[9] , , Маскаева и исследование пленок твердых растворов CdxPb1-xS различного состава. Изв. АН СССР. Неорган. материалы.1990. Т.26. №2. С. 248 – 250.

[10] , , Китаев состава твердых растворов замещения CdxPb1-xS при химическом осаждении из водных растворов. Неорганические материалы. 2000. Т. 36. №12. С. 1421 – 1423.

[11] , , Марков стабильность пленок гидрохимически осажденных пересыщенных твердых растворов CdxPb1–xS. Бутлеровские сообщения. 2014.Т.39.№9. С. 92 – 97.

[12] , , Мокроусова и радиационная устойчивость ИК-детекторов на основе пленок твердых растворов CdxPb1–xS

Пожаровзрывобезопасность. 2015. Т. 24. №9. С. 67 – 72.

[13] Лурье по аналитической химии. М.: Химия.1989. 448с.

[14] , , Карабин растворимости. Новосибирск: Наука. 1983. 266 с.

[15] , , Марков синтез пленок CdxPb1−xS из этилендиамин-цитратной системы, их структура, свойства.Химия и химическая технология. Сб. трудов.2006. С. 81−88.

[16] , Махмудова тонких пленок PbS методом химического осаждения и применение в солнечных батареях. Международныйнаучныйинститут «Educato». 2015.В. II(9). С. 20–25.

[17] Gode F., Yavuz F., Kariper I. A. Preparation and characterization of nanocrystallinePbS thin films prodused by chemical bath deposition. ActaPhysicaPolonica A. 2015.V. 128.№2-B. P. 215 – 218.

[18] Carrillo – Castillo A., Aguirre-Tostado F. S., Salasvillasenor A., Mejia I., Gnade B. E., Sotelo-Lerma M., Quevedo-Lopez M. A. Effect of chemical bath deposition parameters on the growth of PbS thin films for TFTs applications. Chalcogenide Letters. 2013. V. 10. N. 3.P. 105 – 111.

[19] , , Марков природы лиганда на граничные условия образования и морфологию нанокристаллических пленок сульфида кадмия. ЖОХ. 2015. Т. 85(147). В. 11. С. 1769 – 1776.

Influence of reaction mixture ligand background at the formation of CdS – PbS thin films by chemical bath deposition

© Natalia Alexandrovna Forostyanaya1, Larisa Nikolaevna Maskaeva1,2+, Anastasia Dmitrievna Kutyavina 1, Maria Andreevna Ponomareva1, Anastasia Alexandrovna Rozhina1, Polina Olegovna Mihnevich1, Vjacheslav Filippovich Markov 1,2*

1 Physical and colloidal chemistry department. Federal State Autonomous EducationalInstitution of Higher education”Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin”.

Str. Mira, 19. Yekaterinburg, 620002.

Sverdlovsk region. Russia. Tel.: [phone]. E-mail: *****@***ru

2 Department of Chemistry and combustion processes. Ural Institute of Fire Service of EMERCOM of Russia.

Str. Mira, 22. Ekaterinburg, 620022. Sverdlovsk region. Russia. Tel.: [phone]

_______________________________________________

* leading direction; + Corresponding author

Keywords: ionic equilibrium, ligands, hydrochemical deposition, thin films, lead sulfide, cadmium sulfide, substitutional solid solutions.

Abstract

The concentration planes of lead and cadmium sulphide formation in “Cd2+ –Pb2+ –L – OH−–N2H4CS” systems, where L – C6H5O73-, H2NCH2CH2NH2, C6H5O73-+H2NCH2CH2NH2, (HO-CH2CH2)3N+H2NCH2CH2NH2, (HO-CH2CH2)3N were calculated by analyzing of the ion equilibrium. Scaning electron microscopy and energy dispersive analysis results showed the effect of the nature and strength of the complexing agents on composition and morphology of synthesized nanocrystalline CdS – PbS films.

, , Влияние лигандного фона реакционной смеси на формирование тонких пленок CdS – PbS гидрохимическим осаждением. Ключевые слова: ионные равновесия, лиганды, гидрохимическое осаждение, тонкие пленки, сульфид свинца, сульфид кадмия, твердые растворы замещения. Тип публикации: полная исследовательская публикация. Регистрационный код: выставляется редакцией Страницы: ….