CC BY
5
УДК 541.183: 546.1
И.А. Кировская, М.В. Васина
Омский государственный технический университет, г. Омск
ОПТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОМПОНЕНТОВ СИСТЕМЫ ZnTe - Са8е
С развитием нанотехнологии, нанохимии, сенсорной техники усилился интерес к алмазоподобным соединениям. На кафедре «Физическая химия» ОмГТУ в течение многих лет проводятся исследования, направленные на создание методов получения и исследования физико-химических свойств, определения возможностей использования полученных новых полупроводников материалов [1].
В этом направлении выполнена данная работа, посвященная исследованию оптических свойств полупроводников системы 2пТе - СёБе.
Объектами исследований служили порошки бинарных соединений 2пТе, СёБе и их твердых растворов (2пТе)х (Сё8е)1-х (х=0, 25, 75, 100 мол. %). Порошки твердых растворов получали методом изотермической диффузии. Об образовании, завершение синтеза твердых растворов, о структуре порошков судили по результатам рентгенографического анализа [2].
Образование твердых растворов замещения в системе 2пТе - СёБе подтверждают и спектры комбинационного рассеяния: замещение атомов металлов в узлах кристаллической решетки сопровождается уменьшением частоты колебаний и соответственно уменьшением интенсивности КР-пиков (рис. 1;[3]).
143
Рис. 1. Спектры комбинационного рассеяния в области антистоксовского излучения компонентов системы 2пТе -СёБе, содержащих 0 (1), 75 (2), 100 (3) мол. % CdSе
По энергиям и количеству Оже - электронов можно определить химическую природу атомов точно так же, как и по диаграммам характеристического рентгеновского излучения, и таким образом, идентифицировать элементы на поверхности [4]. С помощью Оже-спектроскопического метода был подтвержден количественный химический состав поверхности твердого раствора, содержащего 75 мол.% CdSе (табл. 1, рис. 2).
Таблица 1
Атомный состав поверхности твердого раствора системы ZnTe-CdSe,
содержащего 75 мол.% CdSе
Состав Сё Те О 2п Бе
% атм. 9,8 5,0 16,5 23,3 45,4
Рис. 2. Оже-спектр твердого раствора системы ZnTe -СёБе, содержащего 75 мол.% CdSе, оттренированного при Т=383 К, р~1,33 * 10-5 Па, 1=2 часа
144
Как видно из рис. 2, в Оже - спектре поверхности исследуемого образца присутствуют четко выраженные Оже - переходы, характерные для элементных составляющих твердого раствора (2п, Те, Сё, Бе) . Каждому элементу соответствует определенное значение энергий: для 2п - 50, 900-1000 эВ, для Сё - 270-400 эВ, для Бе - 1200-1350 эВ, для Те - 400-500 эВ. Речь идет о переходах электронов между соседними орбиталями, т.е. сериях КЬЬ, ЬММ, М^, N00 и ООО.
На рис. 3-6 представлены результаты ИК-спектроскопических исследований поверхности бинарных и четверных компонентов системы 2пТе -СёБе, эвакуированных на воздухе, в СО и смеси газов СО:О2=1:2.
Рис. 3. ИК - спектры поверхности CdSe, экспонированного на воздухе (1), в СО (2) и смеси газов СО:О2 =1:2(3)
4000 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 100] 800 600 400
Рис. 4. ИК - спектры поверхности твердого раствора (2пТе)0.25(СёБе)075, экспонированного на воздухе (1), в СО (2) и смеси газов СО:О2 =1:2 (3)
145
Рис. 5. ИК - спектры поверхности твердого раствора (2пТе)075 (СёБе)025, экспонированного на воздухе (1), в СО (2) и смеси газов СО:О2=1:2 (3)
Рис. 6. ИК - спектры поверхности 2пТе, экспонированного на воздухе (1), в СО (2) и смеси газов СО:О2=1:2 (3)
В ИК-спектрах исходной поверхности компонентов системы, эвакуированных на воздухе, присутствуют полосы, ответственные за координационно-связанную воду (3300-3400 и 1610-1640 см-1), молекулярно-адсорбированный диоксид углерода (2300-2400 см-1), группу НО-СО2 (1640 и 1390 см-1), различные формы связанного кислорода (1000-1200 см-1) [5,6].
146
Экспонирование в СО сопровождается понижением интенсивности полос колебаний ОН--групп, молекулярноадсорбированной воды, о появлением полосы, соответствующей колебаниям связи НО-СО2 (1390 см-1), то есть сопровождается адсорбцией на бренстедовских кислотных центрах. Одновременно адсорбция СО протекает и на льюисовских кислотных центрах (координационно-ненасыщенных поверхностных атомах): незначительно на 2пТе и твердом растворе (2пТе)0,75 (СёБе)0,25 и заметно на СёБе и твердом растворе (2пТе)0,25 (СёБе)0,75. Основанием для такого заключения является соответствующее изменение интенсивности полосы колебаний молекулярноадсорбированного СО2 (2300-2400 см-1) [5]: незначительное повышение в первом и заметное - во втором случае.
Из анализа ИК - спектров можно сделать также выводы о практически полном удалении с поверхности компонентов системы адсорбированных примесей после выдержки их в вакууме, оксидной фазы (особенно с поверхности 2пТе) после экспонирования в СО и повышенной адсорбируемости в смеси СО+О2 оксида углерода.
Последний вывод позволяет предварительно (до проведения прямых исследований) рекомендовать полученные в работе новые материалы для изготовления чувствительных и селективных сенсоров - датчиков на оксид углерода.
Библиографический список
1. Кировская И.А. Поверхностные явления.- Омск: Изд-во ОмГТУ, 2001. - 175с.
2. Кировская И.А., Васина М.В., Екимов В.В., Дубина О.Н., Безбородова Т.Ю. // Материалы II Всерос. молодежной науч. - техн. конф. «Россия молодая: передовые технологии - в промышленность». Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. - Кн. 2 - С.142-148.
3. Кировская И.А., Земцов А.Е. «Химический состав и кислотно-основные свойства поверхности компонентов системы ОяЛб - СёБ»// Журн. физ. химии, 2007. Т. 81. № 1.
С. 101-106.
4. Кировская И.А. Адсорбционные процессы.- Иркутск: Изд-во ГУ, 1995.- 299 с.
5. Кировская И.А., Мурашко Ю.А. «ИК - спектроскопические исследования поверхно-
сти компонентов системы 2пТе - СёТе» // Омский научный вестник, 2004. №1(26). С. 65-67.
6. Литтл Л. Инфракрасные спектры адсорбированных молекул. М.: Мир, 1969 г. - 514 с.
