Определение теллура в кристаллах антимонида Индия методом пленочной полярографии с накоплением Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА ИМ.С.М.КИРОВА

Том 257 1973

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕЛЛУРА В КРИСТАЛЛАХ АНТИМОНИДА ИНДИЯ МЕТОДОМ ПЛЕНОЧНОЙ ПОЛЯРОГРАФИИ С НАКОПЛЕНИЕМ

В.Ф. Гридаев, А.А.Каплин, А.Г.Стромберг

Селен и теллур являются важными донорными примесями в полупроводниковых соединениях. От содержания и распределения примеси меняются свойства полупроводника.- С целью контроля полупроводниковых соединений на содержание селена и теллура существуют различнее полярографические методы анализа на ртутном капалцем и стационарном электродах [1-2] .

Литературные данные по полярографическому восстановлению селена (1У) и теллура (1У) на твердом электроде до нулевой валентности нам неизвестны. Нами установлено, что на графитовом и платиновом электродах селен (1У) и теллур (1У) восстанавливаются до нулевой валентности. Нами предлагается способ определения микроколичеств селена и теллура, основанный на предварительном концентрировании этих элементов на твердом электроде в виде атомов нулевой валентности при потенциале предельного тока и последующей регистрацией тока электрорастворения атомов селена и теллура при катодной или анодной поляризации. Процесс концентрирования и электрорастворения атомов селена и теллура нулевой валентности осуществляется в электролитах разного состава (используется методика смены электролита [з]). Концентрирование селена (1У) и теллура (1У) на твердом электроде в элементарном состоянии имеет преимущества перед концентрированием селена (1У) и теллура (1У) в виде малорастворимого соединения, так как при этом предельная чувствительность метода не ограничивается произведением растворимости малорастворимого соединения.

Аппаратура и реактивы^ Полярографические исследования проводились в обычной электролитической ячейке со вставными стаканчиками. Катод - платиновая проволочка (впаянная в стекло) с! = 0,5 мм; в = 5 мм; или гра-

фитовый электрод с/ - 2 мм. Анод - графитовый стержень Ь мм;

50 мм. Очистка раствора от кислорода осуществлялась аргоном или азотом. Полярограф типа 0Н-101. Стандартные растворы селена и теллура готовились растворением элементарного Зв(7е)ъ смеси НС1 и Н N(3:1) при £ = 50°С. Растворы индифферентного электролита готовились на тридистилляте. Все численные значения потенциала в статье, кроме особо оговоренных случаев, даны относительно вспомогательного графитового электрода, потенциал которого в 2 А/ НС1 по отношению к насыщенному каломельному электроду равен - 0,6 в.

Экспериментальная часть Предварительное концентрирование Ве(Те) осуществлялось в НС1. Потенциал электролиза для селена - I в. Для катодного электрорастворения элементарного селена и теллура после предварительного концентрирования выбран индифферентный электролит 0,05У КОН (А/аОН). Потенциалы катодных пиков селена - 0,9 в и теллура - 1,1 в. Механизм растворения селена и теллура в щелочных растворах при катодной поляризации электрода можно представить следующим урав-

нениями: $е'(Те)*2е — ЗеЧТе-'), 5ег(Те-2)+2ККг5е(К,Те).

В индифферентном электролите 2N соляной кислоты после предварительного накопления при потенциале - 1,2 в с помощью анодной поляризации электрода получены анодные пики теллура. Потенциал анодного пика теллура - 0,25 в. Зависимость высоты анодных и катодных пиков селена и теллура от концентрации их ионов в растворе 2-V соляной кислоты-линейная (рис. I). Линейная зависимость высоты катодного пика 8в(Тё) и анодного пика теллура наблюдается в интервале времени накопления 1-20 мин. Зависимость высоты катодного и анодного пиков селена и теллура от потенциала концентрирования проходит через максимумы; уменьшение высоты пиков при увеличении потенциала электролиза обусловлено выделением на электроде НгТе, Н2 5е (рис. 2.) Предел обнаружения катодных пиков селена П • 10~® моль/л, а для

с

теллура - Г\ • 10 моль/л. Предел обнаружения анодных пиков теллура при чувствительности прибора 2 Л О"9 а/мм составляет [ЕЛО^моль-л. Возможность катодного и анодного электрорастворения селена и теллура с поверхности представляет интерес как да. физико-химических исследований, так и выбора оптимальных условий для устранения мешающего влияния других элементов.

от концентрации.

Рис. 2 Влияние потенциала электролиза на высоту пиков селена и теллура.

Для изучения послойного распределения теллура в соединении 1п 35* легированного теллуром, разработана методика определения теллура в присутствии индия и сурьмы. При выборе потенциала концентрирования теллура, равном -1,1 в, индий не восстанавливается на электроде. С целью анодного растворения сурьмы, образующей с

теллуром на поверхности электрода осадок интерметаллического соединения, делается 2-5 мин,выдержка ( ^ = -0,5 + -0,6 в). Время выдержки определяется количеством сурьмы, восстановленной на электроде.

Методика анализа порошка InSßt легированного теллуром.

Навеску образца 0,002 г растворяют в I мл H>V03 в кварцевом стаканчике при t = 90°С. Упаривание производят до влажных солей. К влажному осадку добавляют 5 мл 5/V HCl, а при нагревании осадок растворяют. После растворения осадка стаканчик охлаждают при комнатной температуре и полярографируют. Потенциал электролиза - 1,1 в,

^ = - 0,3 в. Среднее содержание теллура в проанализированных порошках In ^составило (0,15 ± 0,01)5? и (0,12±0,001)#. Исходные данные по легированию порошков в вес % Те соответственно равны 0,29$ и 0,018$. Таким образом, конечная степень легирования не соответствует заданной.

Таблица I Результаты послойного анализа кристалла (634)

№ слоя I 2 3 4 5 6 7 8 9

Навеска,г 00030 00050 00030 00023 00030 00024 00029 00030 00025

Содержание Те, о вес % 1СГ 5,5 4,5 2,5 7,5 8,5 1,5 1,0 1,2 0,9

Методика использована при анализе послойного распределения теллура в кристаллах In о и , легированных теллуром. Снятие слоев проводилось механическим путем. Слои снимались резцом, контроль толщины слоя осуществлялся индикаторным микрометром. Ошибка измерения толщины слоя i 1Ъ% при слое 10рк и - 30$ при толщине 100///Г. В табл. I приведены данные по результатам послойного анализа кристалла InSßна содержание Те; номера слоев 3,5,7,9 соответствуют толщине 10Ори ; 1,2,4,6,8 - толщине Iti/tK. Для анализа слоя 100рк отбирается несколько проб весом 0,002 - 0,003 г и определяется среднее содержание теллура в слое. Из табл. I следует, что распределение теллура по длине кристалла равномерное.

Выводы

Предложен способ определения микроколичеств селена и теллура методом ППН. Разработана методика послойного анализа кристалла

легированного теллуром.

Литература

1. Б.Я.Каллан, А.С.Резакова. ЖАХ, XXI, № 10, 1268, 1966.

2. Е.Г.Чикрызова и Л.С. Копанская. ЖАХ# ХХШ, № 3, 394, 1968.

3. А.А.Каллин, М.С.Захаров, А.Г.Стромберг. Методы анализа особо чистых реактивов и препаратов. ИРЕА, М,, 1963*