Способ получения соединения CdxHg(1-x)Te в виде пленки

(51)7 01 49/02 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(72) Дергачева Маргарита Борисовна Стацюк Вадим Николаевич Фогель Лидия Алексеевна Абдрахимова Айжамал Рахматуллаевна(73) Республиканское государственное казенное предприятие Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В. Сокольского Министерства образования и науки Республики Казахстан(57) Изобретение относится к способам получения полупроводникового соединения х 1-х,ипользуемого в детекторах ИК-излучения, для преобразования излучения в области длин волн 8-13 мкм и для преобразования солнечного излучения как составляющая часть в каскадном элементе. Существующие методы не позволяют получать пленки однородного заданного состава. По предлагаемому способу пленки х 1-х получают путем электрохимического осаждения на поверхности электропроводящей подложки (например стеклоуглерода) в присутствии фонового электролита - раствора 0,45 М 2 О 4 в 0,05 М 2 О 4 при постоянном потенциале, который задают исходя из зависимости значения величины -х- от потенциала осаждения, удается получить пленки однородного состава с заданным содержанием ,и Те. 11890 Изобретение относится к способам получения полупроводникового соединения х 1-х в виде пленки. Это соединение представляет собой твердый раствор соединенийи , соотношение которых может изменяться в широких пределах. Соответственно этому в широких пределах меняется соотношение концентраций калия и ртути в тройном соединении х 1-х, поэтому стехиометрические индексы в нем изображают через - х - (х - мольная доля). Соединения х 1-х относятся к числу наиболее эффективных полупроводников. Соединение с высоким содержанием ртути(1-х 0,7 м.д.) применяется для детекторов ИКизлучения и является наиболее эффективным для преобразования излучения в области длин волн 8-13 мкм. Соединения с низким содержанием ртути и высоким содержанием кадмия (х 0,7 м.д.) применяются для преобразования солнечного излучения и чаще используются как составляющая часть каскадного элемента. Использование тонких пленок вместо монокристаллов позволяет во много раз удешевить производство приборов прямого преобразования излучения, сохранив эффективность преобразования. Известен способ Бриджмена получения полупроводникового соединения х 1-х, который заключается в выращивании кристалла из расплава солей компонентов. Этот метод требует высоких температур, громоздкого оборудования, опасен из-за токсических испарений ртути. Он не позволяет получить однородный состав по всей поверхности кристалла. Вырезать из него тонкие однородные образцы нужной площади очень сложно (,., , // .,1979,.46, . 623,). Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к предлагаемому изобретению является одновременное электроосаждение кадмия, ртути и теллура на торцовой поверхности цилиндра, вырезанного из монокристалла х 1-х. Электроосаждение ведут из растворов ацетатного буфера, теллур вводят в раствор путем анодного растворения металлического теллура, который вводят в виде дополнительного электрода. В процессе осаждения определить стехиометрический состав пленки в известном способе невозможно. Нет количественных критериев параметров электролиза. В известном способе после электроосаждения диск, покрытый пленкой х 1-х и представляющий собой электрод, подвергают анодному окислению, а продукты окисления анализируют на платиновом кольце, находящемся рядом. Устанавливают качественный состав образовавшихся на поверхности окислов. В основном это окислы ртути. Используемый метод не чувствителен к определению малых количеств кадмия и теллура, находящих 2 ся на поверхности в окисленном состоянии. . 1982, . 140, . 75-89). Недостатком известного способа является отсутствие прямого метода идентификации образовавшегося на поверхности электрода соединения и невозможность определить соотношение ртути и кадмия в его составе. Технической задачей настоящего изобретения является разработка способа получения пленок соединения х 1-х с заданной величиной -х-, лежащей в пределах 0,2-0,5 м.д., с их последующей идентификацией. Поставленная техническая задача достигается предлагаемым способом получения пленок соединения 1- с последующей их идентификацией путем электрохимического осаждения на поверхности электропроводящей подложки в присутствии фонового электролита, отличительной особенностью которого является то, что в качестве электропроводки подложки используют стеклоуглерод, в качестве фонового электролита - раствор 0,45 М 2 О 4 в 0,05 М Н 24, электроосаждение ведут при постоянном потенциале, который задают исходя из зависимости значения величины -х- от потенциала осаждения, а идентификацию проводят путем регистрации потенциала пика окисления полученного соединения и последующего определения состава по зависимости величины -х- от потенциала пика окисления. В фоновом электролите присутствуют ионы ртути , теллураи кадмияэлектроосаждение ведут при постоянном потенциале, величина которого может изменяться в пределах (-0,60,85 В), а идентификацию величин -х- и -(1-х)- выполняют,записывая вольт-амперную кривую в интервале потенциалов от 0 до 1,2 В (х.с.э.) в том же электролите. Предлагаемый электрохимический способ получения с идентификацией соединения х 1-х является более простым и экономичным. Основное преимущество предлагаемого способа использование электропроводящей подложки из стеклоуглерода, электролита, включающего все осаждаемые компоненты, отсутствие дополнительной стадии растворения теллурового анода для введения ионов теллура в раствор, возможность регулировать соотношение кадмия и ртути в составе соединения путем установления определенного потенциала электроосаждения и проводить последую-. шую идентификацию получаемого соединения х 1-х по потенциалам пика окисления на вольт-амперной кривой в том же электролите. Предлагаемый способ позволяет получать равномерные покрытия на больших поверхностях и регулировать соотношение концентраций кадмия и ртути в составе соединения х 1-х. Сущность способа заключается в следующем получение пленок х 1-х и их последующую 11890 идентификацию проводят в трехэлектродной ячейке. Потенциал задается с помощью потенциостата П-5848. В качестве подложки при электроосаждении используют стеклоуглерод. Видимая поверхность стеклоуглеродного электрода составляет 0,25 см. Вспомогательным электродом служит платиновая пластина с видимой поверхностью 1,5 см 2. Потенциалы электрода измеряют относительно хлорсеребряного электрода. Процесс электроосаждения и электроокисления проводят при температуре 30 С. Пленки соединения х 1-х получают путем электролиза при постоянном потенциале, выбранном в интервале -0,6-0,85 В. Проводят серию электроосаждений при выбранных фиксированных потенциалах в течение 10 мин. Получают пленки соединения х 1-х. Образовавшиеся пленки подвергают анализу. Их структура, качественный состав и оптические свойства были подтверждены рентгенофазовым анализом и ИК-спектроскопией. Содержание кадмия и ртути, соответствующее определенному потенциалу восстановления и окисления, определяют методом электронно-зондового анализа. Строят калибровочную кривую в координатах - потен Потенциал осаждения,В циал электроосаждения - содержание кадмия. Она позволяет выбирать потенциал электроосаждения для получения заданного состава соединения. Для идентификации получаемого соединения х 1-х снимают анодную вольт-амперную кривую при потенциалах 0-1,2 В в том же электролите со скоростью развертки 10 м В/сек. Окислению соединения соответствует высокий пик тока. Потенциал этого пика зависит от содержания кадмия в составе соединения и изменяется в соответствии с заданным потенциалом электроосаждения. Потенциалы пиков окисления могут изменяться от 0,85 В до 0,56 В, их значения лежат между потенциалами окисления соединенийи . Строят калибровочную кривую содержание кадмия - потенциал окисления, по ней в дальнейшем определяют состав соединения, измеряя потенциал пика окисления анализируемого соединения. В таблице приведены значения потенциалов электроосаждения, соответствующие им потенциалы пиков окисления соединения х 1-х и соотношения концентраций кадмия и ртути в составе соединения. Таблица Нет пика окисления 0,85 0,80 Нижеследующие примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение. Пример 1 Электроосаждение пленки х 1-х и последующую идентификацию соединения проводят в трехэлектродной электрохимической ячейке с помощью потенциостата П-5848. В качестве подложки используют стеклоуглеродный электрод с видимой поверхностью 0,07 см 2. Вспомогательным электродом служит платиновый электрод с видимой поверхностью 1,5 см 2. Потенциал электрода измеряют относительно хлор-серебряного электрода сравнения. Берут раствор фонового электролита 0,45 М 2 О 4 в 0,05 М 2 О 4. Добавляют водные растворы 0,7710-3 М О 4 110-3 М К 2 ТеО 3 110-3 М О 4. Процесс электроосаждения и последующую идентификацию соединения проводят при 30 С. Пленку соединения х 1-х получают электроосаждением при потенциале -0,50 В. Ртуть и теллур осаждаются на предельном токе, а осаждение кадмия при этом протекает с низкой скоростью. Электроосаждение проводят в течение 10 мин. На по верхности стеклоуглерода наблюдается плотная черная пленка. Затем проводят окисление полученной пленки в той же ячейке и в том же электролите в режиме развертки потенциала от 0 до 1,2 В со скоростью развертки 10 мВ/сек. Получают небольшую волну окисления с Е 1/2 0,85 четкий пик окисления отсутствует, что указывает на неполное образование соединения. При данном потенциале осаждения (-0,5 В) соединение не идентифицируется. Пример 2 Получение пленки соединения 1- на поверхности стеклоуглеродного электрода проводят так же, как в примере 1, но электроосаждение ведут при потенциале -0,6 В. Затем выполняют идентификацию соединения, снимая вольт-амперную кривую от 0 до 1,2 В со скоростью развертки 10 мВ/сек. Получают отчетливый пик окисления при потенциале 0,85 В. Рентгенофазовый анализ и ИКспектроскопия подтверждают факт образования тройного соединения х 1-х. Электроннозондовый анализ показал, что концентрацииив соединении равны, соответственно, 0,2 и 0,8 3 11890 мол.доли. Такому соотношению компонентов в соединении соответствует пик окисления 0,85 В. Пример 3 Электроосаждение пленки соединения х 1-х проводят так же, как в прим. 1, но электроосаждение ведут при постоянном потенциале 0,65 В. Затем снимают анодную вольт-амперную кривую, как в прим. 1. Получают пик окисления при потенциале -0,80 В. Концентрации кадмия и ртути в соединении составляют, соответственно, 0,27 и 0,73 мол. доли. Пример 4 Электроосаждение пленки соединения х 1-х проводят так же, как в примере 1, но электроосаждение ведут при постоянном потенциале-0,70 В. Затем снимают анодную вольт-амперную кривую, как в примере 1. Получают пик окисления при потенциале 0,76 В. Концентрации кадмия и ртути в соединении составляют, соответственно,0,32 и 0,68 мол. дол. Пример 5 Электроосаждение пленки соединения х 1-х проводят так же, как в прим. 1, но электроосаждение ведут при постоянном потенциале -0,75 В. Затем снимают анодную вольт-амперную кривую, как в прим. 1. Получают пик окисления при 0,73 В. Концентрации кадмия и ртути в соединении составляют, соответственно, 0,37 и 0,63 мол. дол. Пример 6 Берут объемный диск ртутного теллурида кадмия, изготовленный методом жидкостной эпитаксии из расплавов. Состав образца известен и составляет-0,20 мол. дол. Изготавливают из него электрод с поверхностью размером 0,5 см 2. Опускают в элек тролит примера 1 и проводят снятие вольт-амперной кривой от 0 до 1,2 В, как в прим. 1. Получают пик окисления при потенциале 0,85 В. Этот потенциал совпадает с потенциалом в примере 2, когда электроосаждением была получена пленка х 1-х идентичного состава. Пример 7 Электроосаждение пленки соединения х 1-х проводят так же, как в прим. 1, но электроосаждение ведут при постоянном потенциале-0,85 В. Концентрации кадмия и ртути в соединении составляют, соответственно, 0,50 и 0,50 мол. дол. Снимают анодную вольт-амперную кривую и получают пик окисления при потенциале 0,62 В. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения соединения х(1-х) в виде пленки путем электрохимического осаждения на поверхности электропроводящей подложки в присутствии фонового электролита с последующей идентификацией полученного соединения, отличающийся тем, что в качестве электропроводящей подложки используют стеклоуглерод, а в качестве фонового электролита - 0,45 М раствор 2 О 4 в 0,05 М 24, электрохимическое осаждение ведут при постоянном потенциале, который устанавливают по зависимости значения величины -х- от потенциала осаждения соединения, при этом идентификацию соединения осуществляют непосредственно в электролите путем регистрации потенциала пика окисления полученного соединения и последующего определения состава по кривой зависимости величины х- от потенциала пика окисления.