CC BY
7
УДК 546.681.19: 541.67+541.123.2
И.А. Кировская, Е.О. Карпова, Е.Ю. Медведева, О.Т. Тимошенко Омский государственный технический университет, г. Омск
ЗАКОНОМЕРНОСТИ В ИЗМЕНЕНИИ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ Са^пТе
Одной из основных задач химии полупроводников является поиск новых материалов, обладающих разнообразными полупроводниковыми свойствами, отвечающими новым требованиям современной техники. Полупроводниковые материалы являются неотъемлемой частью современных приборов самых различных областей применения [1, 2].
Среди них важное место занимают бинарные соединения АПВУ1 и твердые растворы типа АПВ¥1-АПВ¥1. Соединения АПВУ1 (СёБ и 2пТе) интенсивно изучаются благодаря их интересным физическим и физико-химическим свойствам [3, 4]. Исследование и оценка перспективности использования бинарных полупроводников и твердых растворов системы в современной технике СёБ^пТе явилась основным направлением настоящей работы.
Объекты исследования представляли собой порошки СёБ, 2пТе, и твердых растворов (СёБ)х(2пТе)1_х.
Химический состав поверхности компонентов системы СёБ - 2пТе определяли на Фу-рье-спектрометре инфракрасном ИнфраЛюм. Результаты ИК-спектроскопических исследований представлены на рис. 1.
Исходная поверхность образцов бинарных компонентов и твердых растворов системы СёБ - 2пТе содержит полосы поглощения в областях:
3520-3690 см-1, 3750 см-1, 2220 - 2400 см-1, 1170-1600 см-1, принадлежащие соответственно валентным колебаниям молекул воды, гидроксильным группам, молекулярно-адсорбированному С02, молекулам адсорбированной Н2О и СО2 из воздуха или иным загрязняющим поверхность органическим веществам.
С уменьшением мольной доли СёБ наблюдается смещение полос пропускания молекулярно-адсорбированного С02 в области 2220-2400 см-1 и уменьшение их интенсивности.
При расположении ИК-спектров компонентов в ряд СёБ ^ (СёБ)х(2пТе)1- х ^ 2пТе прослеживается определенная закономерность: с изменением состава смещаются пики, отвечающие колебаниям молекулярно-адсорбированного С02, а также изменяется их интенсивность. Этот факт является дополнительным подтверждением образования твердых растворов в системе СёБ-2пТе.
Результаты УФ-спектроскопических исследований представлены на рис. 2-3.
На рис. 4, 5 представлены результаты исследования комбинационного рассеяния компонентов системы СёБ^пТе.
Экспериментально спектры комбинационного рассеяния получены в областях стоксов-ского (0-4500 см-1) излучения. Люминесценция всех образцов при возбуждении излучением лазера при длине волны X = 785 нм имеет разную интенсивность.
Значения частоты максимальной люминесценции для бинарных соединений и твердых растворов представлены в табл. 1. Они характеризуют изменение частоты оптических переходов в зависимости от концентрации 2пТе в системе СёБ^пТе и свидетельствуют об изменении ширины запрещенной зоны при образовании твердого раствора.
Рис. 1. ИК-спектры пропускания компонентов системы, хранившихся на воздухе: 1 - СёБ, 2 - (Сё8>>,9@пТе)0,1, 3 - (CdS)o,75(ZnTe)o,25, 4 - ^Ь^пТеЬ,
5 - (CdS)o,25(ZnTe)o,75, 6 - (CdS)o,l(ZnTe)o,9, 7 - 2пТе
отражение, %
Рис. 2. УФ-спектры компонентов системы CdS-ZnTe: а - CdS; б - (CdS)o;9(ZnTe)oд; в - (CdS)o,75(ZnTe)o,25
Рис. 3. УФ-спектры компонентов системы CdS-ZnTe: а - (CdS)o,5(ZnTe)o,5; б - (CdS)o,25(ZnTe)o,75; в - ^>ц@пТе>>,9; г - ZnTe
0,14 0.12
г»
я 0,10
А 0.08 = 0.06 5 0.04
к 0.02 0.00 -0,02
Волновое число, см"
Рис. 4. Спектры комбинационного рассеяния твердых растворов системы
СёБ^пТе:
1 - (Сё8)о,9^пТе)оД;
2 - СёБ
0.05
„ 0,04
1>
Я н
°0.03
О О
я в
= 0,02
и 9
0
1
X о.01 0.00
---1--------1-1-1-1-----1-1----1-1----1-1------1-1
-1000 0 1000 2000 3000 4000 5000
Волновое число, см"1
Рис. 5. Спектры комбинационного рассеяния бинарных соединений и твердых растворов
системы СёБ^пТе:
1 - (СЙ8)0,75(2пТе)0,25; 2 - (СЙ8)од(2пТе)о,9;
3 - 2пТе
Значения частоты наибольшей люминесценции (ут)
Таблица 1
и максимума интенсивности излучения (I) кристаллической решетки компонентов системы CdS-ZnTe
Компонент Уш, см-1 I, отн. ед.
СёБ 27о9 о,о598
(СёБ)о,9(2пТе)о,1 2991 о,1373
(СёБ)о,75^пТе)о,25 29о8 о,о126
(СёБ)о,1(2пТе)о,9 1629 о,оо43
2пТе 2991 о,оооб
Таким образом, впервые выполненные исследования указанных оптических свойств компонентов системы СёБ-2пТе позволили решить следующие задачи:
- на основе ИК-спектроскопических исследований установлен химический состав исходной поверхности. Он представлен преимущественно адсорбированными молекулами воды, группами ОН-, углеродными соединениями и продуктами окисления поверхностных атомов;
- на основе КР-спектроскопических исследований определены значения частот наибольшей люминесценции и максимума интенсивности излучения кристаллической решетки компонентов системы CdS-ZnTe;
- на основе УФ-спектроскопических исследований найдены значения ширины запрещенной зоны, а также косвенно на основе этих данных подтверждено образование твердых растворов замещения.
Выявлен параллелизм в закономерностях изменения свойств компонентов системы СёБ^пТе, физическая основа которого заложена в природе активных центров и природе химической связи.
1бо
Библиографический список
1. Кировская, И. А. Поверхностные свойства алмазоподобных полупроводников. Твердые растворы / И. А. Кировская. - Томск : Изд-во Томского университета, 1984. - 127 с.
2. Кировская, И. А. Возможные пути регулирования свойств поверхностей алмазоподобных полупроводников и некоторые аспекты их практической реализации / И. А. Кировская // Физическая химия. - 1994. - № 1о.
3. Кировская, И. А. Химическое состояние реальной поверхности соединений типа Апв¥1 // Неорганические материалы.-1989.-Т. 25, № 9. - С. 1472 - 1475.
4. Кировская, И. А. Исследование свежеобразованных поверхностей соединений типа АПВУ1 / И. А. Кировская, В. В. Даньшина, Е. М. Емельянова // Неорганические материалы. -1989. - Т. 25, № 3. - С. 379 - 381.
