Гидрохимический синтез плёночных структур на основе сульфида свинца

В.Я. Нисков, А.М. Сычёв, аспирант

Кафедра полупроводниковой электроники и наноэлектроники

До настоящего времени сульфид свинца остаются одним из важнейших материалов оптоэлектроники и сенсорной техники. Его свойства можно изменять в довольно широком диапазоне в зависимости от состава реакционной смеси и условий получения. Перспективным из многочисленных методов синтеза PbS можно считать гидрохимическое осаждение пленок, благодаря высокой воспроизводимости и возможности легкой модификации свойств синтезируемых слоев путем допирования реакционной смеси различными легирующими добавками [1]. Отличительной особенностью полупроводниковых пленок PbS, полученных гидрохимическим осаждением, является также их высокий уровень фоточувствительности к ИК-излучению, что, несомненно, важно при их использовании в оптоэлектронике. Актуальным вопросом при химическом осаждении тонких пленок PbS остается установление взаимосвязи условий их получения со структурой и функциональными свойствами.

Целью нашей работы было определение оптимального состава реакционной смеси для синтеза сульфида свинца с оптимальными характеристическими параметрами (Rт, Uc, Uш).

Осаждение пленок PbS проводили из реакционной смеси, содержащей соль свинца (II), тиокарбамид, щёлочь, цитраты металлов в качестве комплексообразующего агента и различные добавки галогенидов металлов. Согласно методике расчёта условий гетерогенного зарождения твёрдой фазы [2] в исходном «материнском» растворе, были определены границы и условия осаждения плёнок сульфида свинца.

Изменяя в определённых пределах содержание исходных солей, а также время и температуру синтеза, нами была выявлена зависимость электрофизических параметров от концентрации той или иной соли. Так, с увеличением содержания соли свинца (II) темновое сопротивление Rт увеличивается, а величина сигнала — уменьшается; с увеличением тиокарбамида - Rт плёнок проходит через некий минимум, вблизи расчётной концентрации, а затем резко возрастает, а величина сигнала Uc напротив — имеет максимум в аналогичной области. Изменение концентрации комплексообразующего агента сказывается на доли закомплексованных ионов, что существенно влияет на индукционный период, и, как следствие, при высоком содержании комплексона зарождение твёрдой фазы либо не происходило, либо протекало гомогенно, т.е. в рекционном объёме. Повышенное содержание различных добавок монотонно увеличивает темновое сопротивление, и так же уменьшает величину сигнала.

Измерение фотоэлектрических параметров проводили на стенде К54.410 в нормальных климатических условиях. В результате исследования данных систем было определено несколько перспективных составов реакционных ванн, удовлетворяющих ряду требований соответствующих отраслевых стандартов (ТУ) по изготовлению и применению фотоэлектрических приёмников.

Литература

1. Salim S.M., Hamid O. Growth and characterization of lead sulfide films deposited on glass substrates. Renewable Energy, 2001, v. 24, p. 575 – 580.

2. В.Ф. Марков, Л.Н. Маскаева, П.Н. Иванов Гидрохимическое осаждение плёнок сульфидов металлов: моделирование и эксперимент. Екатеринбург: УрО РАН, 2006, 217с.

УДК 621.315.57: 537.312.62