مقدمه

در حال حاضر، تعداد مواد مورد استفاده در فناوری الکترونیک برای مقاصد مختلف بالغ بر چندین هزار است. طبق کلی ترین طبقه بندی، آنها به چهار دسته تقسیم می شوند: هادی ها، نیمه هادی ها، دی الکتریک ها و مواد مغناطیسی. از مهمترین و نسبتاً جدیدترین مواد می توان به مواد نیمه هادی اشاره کرد ترکیبات شیمیاییکه در میان آنها ترکیبات نوع A II B VI بیشترین توجه علمی و عملی را دارند. یکی از مهم ترین مواد این گروه سی دی اس است.

CdS پایه اصلی فناوری IR مدرن است، زیرا طیف حساسیت به نور آن پنجره شفافیت اتمسفر (8-14 میکرومتر) را پوشش می دهد، که در آن همه اشیاء ساطع می کنند. محیط زیست. این اجازه می دهد تا از آن در امور نظامی، محیط زیست، پزشکی و سایر شاخه های فعالیت انسانی استفاده شود. امروزه CdS به صورت فیلم هیدرولیکی تولید می شود روش شیمیایی.

هدف از این پروژه درسی انجام پروژه تولید عناصر حساس مقاومت نوری بر اساس CdS به روش هیدروشیمیایی با بهره وری 100 هزار واحد در سال و همچنین آشنایی با روش محاسبه در نظر گرفته شده برای تعیین اولیه می باشد. شرایط برای تشکیل CdS، هیدروکسید و سیانامید کادمیوم.

1. خصوصیات سولفید کادمیوم

نمودار سیستم Cd - S ساخته نشده است. CdS به طور طبیعی به شکل کانی های گرینوکیت و هولییت وجود دارد.

1.1 ساختار کریستالی

ترکیبات نوع A II B VI معمولاً در ساختار اسفالریت یا وورتزیت متبلور می شوند. ساختار اسفالریت مکعبی، نوع B-3، گروه فضایی F4 3m (T d 2) است. ساختار wurtzite شش ضلعی، نوع B-4، گروه فضایی P 6 3 mc (C 6 v 4) است. این ساختارها بسیار شبیه به یکدیگر هستند، آنها دارند همان شمارهاتم ها در هر دو کره هماهنگی اول و دوم به ترتیب 4 و 12 هستند. پیوندهای بین اتمی در چهار وجهی هر دو اصلاح بسیار نزدیک هستند.

سولفید کادمیوم با هر دو ساختار اسفالریت و وورتزیت به دست آمده است.

1.2 خواص ترمودینامیکی و الکتروفیزیکی

سولفید کادمیوم یک فاز یک طرفه از ترکیب متغیر است که همیشه مقدار زیادی کادمیوم دارد. هنگامی که تا 1350 درجه سانتیگراد گرم می شود، سولفید کادمیوم در آن تصعید می شود فشار اتمسفر، بدون ذوب، در خلاء در دمای 180 درجه سانتیگراد تقطیر می شود، بدون ذوب و بدون تجزیه، تحت فشار 100 اتمسفر در دمای حدود 1750 درجه سانتیگراد ذوب می شود. درجه تفکیک کادمیوم در دمای بالای 1000 درجه سانتیگراد به 85-98٪ می رسد. گرمای تشکیل CdS ΔH 298 0 = -34.71 کیلو کالری در مول.

بسته به شرایط آماده سازی و عملیات حرارتی، خواص CdS ممکن است متفاوت باشد. بنابراین، بلورهایی که در بیش از حد بخار کادمیوم رشد می کنند، رسانایی گرمایی به طور قابل توجهی بالاتر از بلورهایی که در شرایط استوکیومتری رشد می کنند، دارند. مقاومت CdS بسته به عوامل مختلفمی تواند در محدوده های وسیع (از 10 12 تا 10 -3 اهم * متر) تغییر کند.

انحراف از استوکیومتری تأثیر تعیین کننده ای بر خواص الکتریکی CdS دارد. ورود اکسیژن به نمونه ها منجر به کاهش شدید هدایت الکتریکی می شود. فاصله باند سی دی اس که از داده های نوری تعیین می شود، 2.4 ولت است. سولفید کادمیوم به طور معمول دارای رسانایی نوع n است که به دلیل کمبود گوگرد نسبت به ترکیب استوکیومتری است.

حلالیت کادمیوم در آب ناچیز است: 1.5 * 10 -10 mol/l.

2. روشهای بدست آوردن کالکوژنیدهای فلزی

در حال حاضر، کالکوژنیدهای فلزی هم به روش فیزیکی (تبخیر در خلاء و کندوپاش کاتد) و هم به روش شیمیایی (پاشیدن آئروسل مخلوط واکنش بر روی بستر گرم شده تا 400-600 کلوین یا رسوب از محلول آبی) تولید می‌شوند. بیایید هر روش را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم.

روش تراکم خلاء

ماهیت روش این است که ماده را در خلاء (P ≥ 10-3 میلی‌متر جیوه) تا دمایی که فشار از فشار بخار باقیمانده با چندین مرتبه بزرگی بیشتر می‌شود و به دنبال آن تراکم بر روی زیرلایه بیشتر شود.

مراحل فرآیند:

تبخیر یک ماده؛

پرواز اتم های یک ماده به بستر؛

رسوب (تراکم) بخار روی یک بستر با تشکیل ساختار فیلم.

روش کندوپاش خلاء کاتدی

این روش بر اساس تخریب کاتد در هنگام بمباران با مولکول های گاز کار است. ماده ای که قرار است به صورت فیلم ته نشین شود به عنوان کاتد استفاده می شود. ابتدا هوا از محل کار خارج می شود، سپس گاز کار (آرگون یا نیتروژن) به محفظه وارد می شود. یک ولتاژ (3-5 کیلو ولت) بین کاتد و آند اعمال می شود که باعث از بین رفتن شکاف گاز می شود. عملیات نصب در نزدیکی تخلیه پلاسما است.

انواع کندوپاش کاتد:

فیزیکی: هیچ واکنش شیمیایی در سیستم رخ نمی دهد.

واکنشی: فرض می کند واکنش شیمیایییک گاز واکنشی (اکسیژن، نیتروژن، مونوکسید کربن) به گاز کار اضافه می شود که با مولکول های آن ماده اسپری شده یک ترکیب شیمیایی تشکیل می دهد. با تغییر فشار جزئی گاز کار می توان ترکیب فیلم را تغییر داد.

شایان ذکر است که تولید خلاء سازه های لایه نازک دارای قابلیت ها و تطبیق پذیری گسترده ای است. این دارای تعدادی معایب قابل توجه است - به تجهیزات پیچیده و گران قیمت نیاز دارد و همچنین یکنواختی خواص را تضمین نمی کند.

جذاب ترین روش برای تولید فیلم های سولفیدی از نظر سادگی و کارایی، فناوری رسوب هیدروشیمیایی است. در حال حاضر، سه نوع اصلی از این روش وجود دارد: رسوب شیمیایی از محلول ها، رسوب الکتروشیمیایی، و پاشش محلول ها بر روی یک بستر گرم شده و به دنبال آن پیرولیز.

رسوب الکتروشیمیایی شامل انحلال آندی فلز در محلول آبی تیوره است. فرآیند تشکیل سولفید در دو مرحله انجام می شود:

تشکیل یون های فلزی در آند؛

برهمکنش یون های فلزی با کالکوژنایزر

علیرغم مزایای روش: قابلیت کنترل و وابستگی واضح نرخ رشد فیلم به قدرت فعلی، این روش به اندازه کافی مقرون به صرفه نیست، لایه های نازک با خواص ناهموار و آمورف تشکیل می شوند که مانع از استفاده گسترده از این روش در عمل می شود.

روش پاشیدن محلول بر روی بستر گرم شده (تجزیه در اثر حرارت)

محلولی حاوی نمک فلزی و تیوریا روی بستری که تا دمای 180..250 درجه سانتیگراد گرم شده اسپری می شود. مزیت اصلی روش پیرولیز امکان به دست آوردن فیلم هایی با ترکیب مخلوط است. سخت افزار شامل یک دستگاه پاشش برای محلول ها و یک بخاری برای زیرلایه است. برای به دست آوردن فیلم هایی با سولفید فلز، نسبت فلز به گوگرد استوکیومتری بهینه است.

رسوب شیمیایی از محلول های آبی. روش رسوب هیدروشیمیایی با بهره وری و راندمان بالا، سادگی طراحی تکنولوژیکی و امکان اعمال لایه ها بر روی سطح مشخص می شود. شکل پیچیدهو طبیعت های مختلف و همچنین دوپینگ لایه با یون ها یا مولکول های آلی که اجازه گرمایش در دمای بالا را نمی دهند و امکان سنتز "شیمیایی خفیف" وجود دارد. مورد دوم به ما اجازه می دهد تا در نظر بگیریم این روشبه عنوان امیدوار کننده ترین برای تهیه ترکیبات کالکوژنید فلزی با ساختار پیچیده که در طبیعت ناپایدار هستند.

رسوب هیدروشیمیایی در یک حمام واکنش حاوی نمک فلزی، یک عامل قلیایی و کمپلکس کننده و یک کالکوژنایزر انجام می شود. فرآیند تشکیل سولفید از طریق یک مرحله کلوئیدی-شیمیایی تحقق می‌یابد و مجموعه‌ای از واکنش‌های توپوشیمیایی و اتوکاتالیستی را نشان می‌دهد که مکانیسم آن به طور کامل شناخته نشده است.

3. کاربرد فیلم بر اساسسی دی اس

سولفیدهای کادمیوم لایه نازک به طور گسترده ای به عنوان آشکارسازهای نوری، مواد نورتابی، ترمولمان ها، سلول های خورشیدی، مواد حسگر، پوشش های تزئینی و کاتالیزورهای نانوساختار امیدوارکننده استفاده می شوند.

4. شرح تکنولوژی تولیدسی دی اس

طرح تکنولوژیکی برای ساخت عناصر حساس مقاومت نوری شامل عملیات زیر است:

1. آماده سازی بسترها (تمیز کردن، اچ کردن، شستشو).

رسوب شیمیایی فیلم نیمه هادی؛

شستشو و خشک کردن فیلم؛

عملیات حرارتی لایه نیمه هادی زیر لایه شارژ در دمای 400 درجه سانتیگراد به مدت 2 ساعت.

کاربرد خلاء کنتاکت های Au.

نوشتن؛

کنترل خروجی پارامترهای تراشه های FR.

.1 آماده سازی بستر برای رسوب فیلم

رسوب فیلم بر روی بسترهایی که قبلا چربی زدایی شده اند انجام می شود. بسترها کاملاً با سودا چرب می شوند، با آب لوله کشی شسته می شوند و پس از نصب در دستگاه فلوروپلاستیک، به مدت 20 ثانیه در محلول داش رقیق شده قرار می گیرند تا سطح به منظور افزایش چسبندگی فیلم، حکاکی شود. پس از درمان در اچانت داش، بسترها با مقدار زیادی آب مقطر گرم شده شستشو داده می شوند و قبل از شروع فرآیند در یک لیوان زیر لایه ای از آب مقطر نگهداری می شوند.

کیفیت آماده سازی سطح بستر با درجه ترشوندگی آن کنترل می شود: آب مقطر در یک لایه یکنواخت بر روی یک بستر با دقت آماده شده پخش می شود. دست زدن به بستر بدون چربی با دست اکیداً ممنوع است.

4.2 رسوب شیمیایی فیلم نیمه هادی

سرامیک شیشه ای به عنوان یک ماده زیرلایه برای رسوب فیلم های CdS استفاده می شود.

از معرف های شیمیایی زیر برای سنتز فیلم های نیمه هادی CdS استفاده می شود:

کلرید کادمیوم، CdCl 2 ∙H 2 O.

thiourea، CSN 2 H 4، خلوص ویژه.

محلول آبی آمونیاک، NH 3 aq، 25٪، درجه شیمیایی.

روش تخلیه معرف ها برای تهیه محلول کاری کاملاً ثابت است. نیاز به این به این دلیل است که فرآیند رسوب کالکوژنیدها ناهمگن است و سرعت آن به شرایط اولیه تشکیل فاز جدید بستگی دارد.

محلول کار با مخلوط کردن حجم های محاسبه شده از مواد اولیه تهیه می شود. سنتز فیلم در یک راکتور شیشه ای مولیبدن 100 میلی لیتری انجام می شود. ابتدا حجم محاسبه شده نمک کادمیوم به راکتور اضافه می شود، سپس آمونیاک آبی وارد و آب مقطر اضافه می شود. در مرحله بعد، thiourea اضافه می شود. محلول مخلوط می شود و بستر آماده شده که در دستگاه فلوروپلاستیک ثابت شده است، بلافاصله در آن غوطه ور می شود. زیرلایه در راکتور با سطح کار پایین با زاویه 15 تا 20 درجه نصب می شود. از این لحظه، زمان فرآیند سنتز با استفاده از کرونومتر شروع به شمارش می کند. راکتور محکم بسته شده و در یک ترموستات U-10 قرار می گیرد. دقت حفظ دمای سنتز 0.01 ± درجه سانتی گراد است. برای مدتی هیچ تغییری در محلول ایجاد نمی شود. سپس محلول شروع به کدر شدن می کند و یک لایه آینه زرد رنگ روی سطح بستر و دیواره های راکتور تشکیل می شود. زمان رسوب آن 60 دقیقه است. بارش در دمای 70 درجه سانتی گراد انجام می شود.

4.3 پردازش فیلم ته نشین شده

پس از پایان زمان سنتز مشخص شده، راکتور از ترموستات خارج می شود، بستر با نگهدارنده جدا می شود و آنها با مقدار زیادی (0.5-1.0 لیتر) آب مقطر گرم شده شستشو می شوند. پس از این، بستر از نگهدارنده جدا می شود، سطح کار بستر (محلی که فیلم روی آن قرار گرفته است) با پشم پنبه آغشته به آب مقطر به دقت پاک می شود و رسوب از قسمت پشتی خارج می شود. سپس بستر همراه با فیلم مجدداً با آب مقطر شسته می شود و روی کاغذ صافی خشک می شود تا آثار رطوبت قابل مشاهده از بین برود.

4.4 عملیات حرارتی

به طور کامل شسته و خشک می شود، بسترها به عملیات بعدی ارسال می شوند: عملیات حرارتی. در کوره های صدا خفه کن PM-1.0-7 یا PM-1.0-20 برای از بین بردن استرس و بهبود خواص الکتریکی فیلم ها انجام می شود. این فرآیند در دمای 400 درجه سانتیگراد 2 ساعت به طول می انجامد و پس از آن تا دمای اتاق خنک می شود.

4.5 کاربرد خلاء کنتاکت های طلا

فیلم های فلزی در تولید دستگاه های نیمه هادی و ریز مدارها به عنوان تماس های غیر یکسو کننده (اهمی) و همچنین اجزای غیرفعال (مسیرهای رسانا، مقاومت ها، خازن ها، سلف ها) استفاده می شوند. روش اصلی برای تولید فیلم های فلزی رسوب خلاء (تبخیر حرارتی در خلاء) فلزات مختلف (آلومینیوم، طلا و غیره) است، زیرا دارای تعدادی مزیت است: خلوص و تکرارپذیری فرآیندهای رسوب گذاری، بهره وری بالا، امکان رسوب یک یا چند فلز بر روی ویفرهای نیمه هادی در یک عملیات و ذوب لایه فلزی پاشیده شده و خلاء برای محافظت از آن در برابر اکسیداسیون، سهولت کنترل فرآیند پاشش و توانایی به دست آوردن فیلم های فلزی با ضخامت ها و پیکربندی های مختلف هنگام پاشش فلزات با استفاده از ماسک. .

پاشش همچنین در یک نصب خلاء با فشار باقیمانده در زیر هود حدود 6.5∙10 Pa (5∙10 -6 میلی متر جیوه) انجام می شود. این فشار به گونه ای انتخاب می شود که هیچ برخوردی بین اتم های فلز تبخیر شده و مولکول های گاز باقی مانده در زیر هود نصب وجود نداشته باشد که منجر به تشکیل فیلم هایی از یک ساختار مختل می شود.

در تولید دستگاه های نیمه هادی، برای رسوب فیلم های مختلف بر روی ویفرهای نیمه هادی و سایر بسترها، از مدل های متعددی از تاسیسات رسوب دهی خلاء استفاده می شود که در راه حل های طراحی مختلف، در درجه اول دستگاه زیر درپوش و همچنین یک دستگاه با یکدیگر تفاوت دارند. سیستم خلاء، یک سیستم منبع تغذیه برای نظارت بر پارامترهای فرآیند و کنترل حالت های عملیاتی، حمل و نقل و دستگاه های کمکی برای تبخیر یا پاشش.

برای رسوب گذاری فیلم حرارتی و کندوپاش، دستگاه های مقاومتی و پرتو الکترونی به ترتیب برای کندوپاش توسط بمباران یونی استفاده می شود. علیرغم برخی معایب (مشکل در تبخیر مواد دیرگداز، اینرسی بالا، تغییر نسبت اجزاء در هنگام تبخیر آلیاژها)، تأسیسات با پرتو الکترونی و به ویژه اواپراتورهای مقاومتی به دلیل سهولت کارکرد، به طور گسترده ای در تولید نیمه هادی ها مورد استفاده قرار می گیرند. بنابراین، ما بر روی تاسیسات با اواپراتورهای مقاومتی تمرکز خواهیم کرد که مدل پایه آن نصب UVN-2M است.

4.6 نوشتن

تراشه‌هایی با اندازه معین از یک زیرلایه با لایه‌ای بر روی آن بریده می‌شوند (زمان استاندارد برای هر زیرلایه 25 دقیقه). خط کش نیمه اتوماتیک LCD 10.11 برای اعمال شبکه ای از علائم روی ویفرهای نیمه هادی طراحی شده است. صفحات دارای علائم با چرخاندن آنها با غلتک لاستیکی به صورت دستی یا با استفاده از تجهیزات ویژه شکسته می شوند. دستگاه نیمه اتوماتیک در لباس فضایی ثابت روی میز نصب می شود که برای ایجاد یک ریزاقلیم عمل می کند. آنها به صورت نیمه اتوماتیک کار می کنند و دستکش های لاستیکی در دیواره جلویی لباس فضایی پوشیده اند. نورانی شده است محل کارلامپ های فلورسنت نصب شده در قسمت بالایی لباس فضایی. علائم با استفاده از یک برش الماس ثابت در یک تکیه گاه چرخان اعمال می شود.

خلاء الکتروفیزیکی سولفید کادمیوم

4.7 کنترل خروجی پارامترهای "تراشه".

در ابتدا، تراشه ها برای بررسی کیفیت پوشش مورد بازرسی بصری قرار می گیرند. ناهمگنی در لایه، لکه ها، بی نظمی ها و نواحی با چسبندگی ضعیف مشاهده می شود.

کنترل خروجی با استفاده از تاسیسات K.50.410 (زمان استاندارد 2 دقیقه برای هر "تراشه") انجام می شود.

5. قسمت محاسبه

.1 محاسبه شرایط مرزی تشکیلسی دی اس, سی دی(اوه) 2 وCdCN 2

یافتن شرایط مرزی برای رسوب سولفید سرب، هیدروکسید و سیانامید سرب در غلظت های اولیه زیر، mol/l ضروری است:

0,4

سنتز هیدروشیمیایی بر اساس واکنش است:

CdL x 2+ + N 2 H 4 CS(Se) + 4OH - = CdS+ CN 2 2- + 4H 2 O

در مخلوط واکنش، تشکیل ترکیبات پیچیده زیر امکان پذیر است (جدول 1):

جدول 1 داده های اولیه برای محاسبه شرایط رسوب هیدروشیمیایی CdS, Cd(OH) 2, CdCN 2

ترکیب (یون پیچیده)

بیایید α Me z + را محاسبه کنیم، برای این از عبارت استفاده می کنیم:

که در آن α Me z + غلظت کسری یونهای فلزی پیچیده نشده است. L غلظت لیگاند است. k 1، k 1.2، ... k 1.2 ... n - ثابت ناپایداری اشکال مختلف پیچیده فلز.

برای سیستم آمونیاک عبارت است:
8,099∙10 -9

بیایید وابستگی گرافیکی pC n =f (pH) را رسم کنیم (شکل 2).

برنج. 2. شرایط مرزی برای تشکیل سولفید کادمیوم، هیدروکسید و سیانامید.

بر اساس نمودار، می توان نتیجه گرفت که در این سیستم تشکیل یک فیلم CdS در pH = 9.5-14، Cd(OH) 2 در pH = 10.5-14 امکان پذیر است و CdCN 2 به هیچ وجه تشکیل نمی شود.

مقدمه

در حال حاضر تعداد موادی که در فناوری الکترونیک برای مصارف مختلف مورد استفاده قرار می گیرد به چندین هزار می رسد. طبق کلی ترین طبقه بندی، آنها به چهار دسته تقسیم می شوند: هادی ها، نیمه هادی ها، دی الکتریک ها و مواد مغناطیسی. از جمله مهمترین و نسبتاً جدیدترین مواد، ترکیبات شیمیایی نیمه رسانا هستند که در میان آنها ترکیبات نوع A II B VI بیشترین توجه علمی و عملی را دارند. یکی از مهم ترین مواد این گروه سی دی اس است.

CdS پایه اصلی فناوری IR مدرن است، زیرا طیف حساسیت به نور آن پنجره شفافیت اتمسفر (8-14 میکرومتر) را پوشش می دهد، که در آن همه اشیاء محیطی ساطع می کنند. این اجازه می دهد تا از آن در امور نظامی، محیط زیست، پزشکی و سایر شاخه های فعالیت انسانی استفاده شود. امروزه CdS به صورت فیلم به روش هیدروشیمیایی تولید می شود.

هدف از این پروژه درسی انجام پروژه تولید عناصر حساس مقاومت نوری بر اساس CdS به روش هیدروشیمیایی با بهره وری 100 هزار واحد در سال و همچنین آشنایی با روش محاسبه در نظر گرفته شده برای تعیین اولیه می باشد. شرایط برای تشکیل CdS، هیدروکسید و سیانامید کادمیوم.

ویژگی های سولفید کادمیوم

نمودار سیستم Cd - S ساخته نشده است. CdS به طور طبیعی به شکل کانی های گرینوکیت و هولییت وجود دارد.

ساختار کریستالی

ترکیبات نوع A II B VI معمولاً در ساختار اسفالریت یا ورتزیت متبلور می شوند. ساختار اسفالریت مکعبی، نوع B-3، گروه فضایی F4 3m (T d 2) است. ساختار wurtzite شش ضلعی، نوع B-4، گروه فضایی P 6 3 mc (C 6v 4) است. این ساختارها بسیار شبیه به یکدیگر هستند. پیوندهای بین اتمی در چهار وجهی هر دو اصلاح بسیار نزدیک هستند.

سولفید کادمیوم با هر دو ساختار اسفالریت و ورتزیت به دست آمده است.

خواص ترمودینامیکی و الکتروفیزیکی

سولفید کادمیوم یک فاز یک طرفه از ترکیب متغیر است که همیشه مقدار زیادی کادمیوم دارد. هنگامی که تا 1350 درجه سانتیگراد گرم می شود، سولفید کادمیوم در دمای 180 درجه سانتیگراد در خلاء تصعید می شود و در دمای حدود 1750 درجه سانتیگراد بدون تجزیه، ذوب می شود. درجه تفکیک کادمیوم در دمای بالای 1000 درجه سانتیگراد به 85-98٪ می رسد. گرمای تشکیل CdS D H 298 0 = -34.71 kcal/mol.

بسته به شرایط آماده سازی و عملیات حرارتی، خواص CdS ممکن است متفاوت باشد. بنابراین، بلورهایی که در بیش از حد بخار کادمیوم رشد می کنند، رسانایی گرمایی به طور قابل توجهی بالاتر از بلورهایی که در شرایط استوکیومتری رشد می کنند، دارند. مقاومت CdS، بسته به عوامل مختلف، می تواند در محدوده های وسیع (از 10 12 تا 10 - 3 اهم * متر) متفاوت باشد.

انحراف از استوکیومتری تأثیر تعیین کننده ای بر خواص الکتریکی CdS دارد. ورود اکسیژن به نمونه ها منجر به کاهش شدید هدایت الکتریکی می شود. فاصله باند سی دی اس که از داده های نوری تعیین می شود، 2.4 ولت است. سولفید کادمیوم به طور معمول دارای رسانایی نوع n است که به دلیل کمبود گوگرد نسبت به ترکیب استوکیومتری است.

حلالیت کادمیوم در آب ناچیز است: 1.5 * 10 -10 mol/l.

این اختراع را می توان در شیمی معدنی. روشی برای تولید سولفید کادمیوم کریستالی شامل قرار دادن باکتری های احیا کننده سولفات در یک محیط مصنوعی حاوی فلزات و افزودن آن است. مواد مغذیاز جمله محلول های ویتامین ها، نمک ها، کوفاکتورها. هنگام کشت، از باکتری کاهنده سولفات Desulfovibrio sp استفاده می شود. A2، و یک محیط مصنوعی حاوی منبع یون های کادمیوم - محلولی از کلرید کادمیوم. غلظت یون های کادمیوم در محیط مصنوعی 150 میلی گرم در لیتر است. فویل آلومینیومی در ظرف کشت قرار می گیرد و کشت در دمای 28 درجه سانتی گراد به مدت 18 روز انجام می شود. رسوب حاوی کریستال های سولفید کادمیوم جمع آوری شده از فویل و از ته بطری خشک می شود. این اختراع امکان بدست آوردن سولفید کادمیوم را فراهم می کند فاضلابو زباله های مایع از شرکت های متالورژی. 2 بیمار، 3 میز، 1 سابق.

نقشه های ثبت اختراع RF 2526456

این اختراع به روشی برای تولید سولفید کادمیوم خالص (CdS) از محلول‌های حاوی فلزات با استفاده از باکتری‌های کاهنده سولفات (SRB) مربوط می‌شود.

روش پیشنهادی را می توان برای به دست آوردن سولفید کادمیوم خالص از فاضلاب حاوی یون های فلزی از جمله کادمیوم و زباله های مایع از معدن و شرکت های متالورژی فرآوری استفاده کرد. هنگام استفاده از روش پیشنهادی، بارش انتخابی کادمیوم به شکل سولفید امکان پذیر است. این ویژگی امکان استفاده از زباله های مایع از شرکت های متالورژی و فاضلاب را به عنوان منبع ثانویه مواد اولیه برای تولید سولفید کادمیوم فراهم می کند. سولفید کادمیوم در لیزرهای نیمه هادی استفاده می شود و ماده ای برای ساخت فتوسل، سلول های خورشیدی، فتودیود، ال ای دی، فسفر، رنگدانه برای رنگ های هنری، شیشه و سرامیک است. رنگدانه‌های سولفید کادمیوم به دلیل پایداری دمایی خوبشان در بسیاری از پلیمرها مانند پلاستیک‌های مهندسی ارزشمند هستند. با جایگزینی بخشی از اتم های گوگرد با سلنیوم در بلورهای CdS، طیف گسترده ای از رنگ های رنگی از سبز-زرد تا قرمز-بنفش را می توان به دست آورد. سولفید کادمیوم یک نیمه هادی با شکاف گسترده است. این ویژگی CdS در اپتوالکترونیک، هم در آشکارسازهای نوری و هم در سلول های خورشیدی استفاده می شود. سوسوزن برای ضبط از تک بلورهای سولفید کادمیوم ساخته شده است ذرات بنیادیو اشعه گاما

در طبیعت، سولفید کادمیوم به عنوان کانی های گرینوکیت و هولیت وجود دارد که به صورت رسوبات زرد روی اسفالریت (ZnS) و اسمیتسونیت وجود دارد. از آنجایی که این مواد معدنی به طور گسترده در طبیعت پراکنده نیستند، سولفید کادمیوم از طریق سنتز برای مصارف صنعتی و کارهای علمی و فنی به دست می آید.

سولفیدهای کادمیوم با روش‌های شیمیایی به دست می‌آیند - گرم کردن گوگرد با کادمیوم یا عبور دادن سولفید هیدروژن از روی کادمیوم، اکسید کادمیوم یا کلرید هنگام گرم شدن. روش شناخته شده ای برای تولید پودر کادمیوم و سولفیدهای سرب وجود دارد (اختراع RF، شماره 2203855، C01G 11/02، C01G 21/21، 2003). این اختراع به روش هایی برای تولید مواد پودری در نمک های مذاب مربوط می شود. سنتز در یک محیط مذاب انجام می شود. محیط مذاب توسط تیوره کریستالی تشکیل می شود و شامل کادمیوم بی آب یا استات های سرب به عنوان یک جزء حاوی فلز است. سنتز با مخلوط کردن پودرهای یکی از این نمک ها و تیوره با 2 تا 4 برابر مولی بیش از حد تیوره و نگه داشتن بیشتر در دمای 180-160 درجه سانتیگراد به مدت 30-20 دقیقه انجام می شود. بازده عملی محصولات به دست آمده با روش پیشنهادی بیش از 95٪ است. علاوه بر این، آنها حاوی ترکیبی از گوگرد عنصری (3-4 درصد وزنی) هستند که بسته به استفاده بیشتر از محصول، می توان آن را با شستشو با یک حلال آلی (تولوئن، تتراکلرید کربن و غیره) حذف کرد. از معایب این روش می توان به مصرف انرژی در تولید و نیاز به استفاده از تجهیزات خاص و گران قیمت اشاره کرد. علاوه بر این، تولید مواد شیمیایی تأثیر منفی بر محیط زیست دارد.

تشکیل کریستالیت های سولفید کادمیوم بر روی سطح سلول توسط باکتری های Klebsiella pneumonia و Clostridium thermoaceticum شناخته شده است (Aiking H. et al. سم زدایی جیوه، کادمیوم و سرب در Klebsiella aerogenes NCTC 418 در حال رشد در کشت مداوم Encrobiol. 1985 Nov;50(5 - P.1262-1267; P.R. Smith et al. PHOTOPHYSICAL AND PHOTOCHEMICAL CHARACTERIZATION OF BACTRIAL SEMICONDICTOR-SULFIDE Particles // Journal of the Chemical Society (9, 9. 9).

بلورهای CdS سنتز شده بر روی سطح باکتری K. pneumonia به طور موثر نور UV را جذب می کنند که از باکتری در برابر اثرات مضر آن محافظت می کند. باکتری فلورسنت اعماق دریا Pseudomonas aeruginosa با تشکیل کریستال های CdS روی دیواره سلولی، کادمیوم را از محیط حذف می کند (وانگ C.L. و همکاران، حذف کادمیوم توسط سویه جدیدی از سودوموناس آئروژینوزا در کشت هوازی // Appl. Enviol. 63. - pp .4075-4078). اندازه بلورهای سولفید کادمیوم از ده‌ها میکرون در خارج از سلول تا ده‌ها آنگستروم در داخل سلول یا روی سطح آنها متفاوت است. بلورهای سولفید کادمیوم فقط تحت شرایط خاصی برای موجودات زنده به وجود می آیند تا شرایط محیطی نامطلوب را تحمل کنند.

نزدیکترین نتیجه ماهوی و به دست آمده به اختراع ادعا شده، روشی برای حذف یون های کادمیوم با غلظت کم با استفاده از بیوراکتور با باکتری های کاهنده سولفات است (Hiroshi H. et al. Removal of Low Concentrate Ions Using Fixed-Bed Sulfate-Reducing Bioreactor with FS Carrier // مجله موسسه پردازش مواد معدنی ژاپن - 2003. - V.119، شماره 9. - pp.559-563). کاهش یون فلزات سنگیناز آب در یک بیوراکتور با استفاده از باکتری های کاهنده سولفات تثبیت شده روی سرباره فیبری که به عنوان یک حامل زیستی استفاده می شد، رخ داد. در این فرآیند، یون‌های سولفات موجود در مایع به‌طور بیولوژیکی به سولفید هیدروژن (H2S) تبدیل می‌شوند که با یون‌های فلزی واکنش داده و ذرات سولفید فلزی بسیار ریز تشکیل می‌دهند. سپس ذرات به دست آمده روی سطح حامل در قسمت بالایی راکتور جمع می شوند و در نتیجه یون های فلزات سنگین و سولفیدهای آنها تجمع می یابد. هنگام تصفیه مداوم آب آلوده به 6 میلی گرم در لیتر کادمیوم، حذف تقریباً کامل در یک دوره حدود 30 روزه حاصل شد.

عیب این روش شناخته شده این است که استفاده از آن فقط در غلظت های کم یون کادمیوم در محیط امکان پذیر است و سولفید کادمیوم کریستالی تشکیل نمی شود.

هدف از این اختراع توسعه روشی برای تولید سولفید کادمیوم کریستالی از محلول‌هایی با محتوای بالای یون‌های کادمیوم (تا 150 میلی‌گرم در لیتر) است که حاوی ناخالصی‌های دیگر سولفیدهای فلزی نباشد، با استفاده از باکتری‌های مقاوم به کاهنده سولفات. به غلظت های بالا یون کادمیوم.

این مشکل با قرار دادن SRB، بسیار مقاوم در برابر یون های کادمیوم، در یک محیط مصنوعی شبیه سازی فاضلاب حاوی فلزات، با افزودن مواد مغذی از جمله محلول های ویتامین ها، نمک ها، کوفاکتورها، لاکتات، سولفید سدیم، با کشت بیشتر در ترموستات و خشک کردن، اما برخلاف نمونه اولیه، از SRB استفاده می شود که در برابر یون های کادمیوم مقاوم است، فویل آلومینیومی به محیط اضافه می شود و کشت در دمای 28 درجه سانتی گراد به مدت 18 روز انجام می شود.

کشت در یک محیط مصنوعی (جدول 1 - ترکیب محیط مصنوعی) با افزودن مواد مغذی که رشد باکتری را تحریک می کند انجام می شود. مواد مغذی و کادمیوم دو ظرفیتی قبل از کاشت کشت باکتری به محیط مصنوعی اضافه می شود. ترکیب مواد مغذی و ترتیب اضافه کردن آنها در جدول 2 نشان داده شده است. ویتامین ها با فیلتراسیون با استفاده از فیلتر باکتریایی (0.20 میکرون) استریل می شوند.

کاشت در ظروف استریل با فویل درج شده، حجم تلقیح (کشت SRB) به مقدار 10 درصد حجم ظرف انجام می شود. ظروف با تلقیح تا بالا با محیط مصنوعی (با تمام مواد مغذی اضافه شده) پر می شوند. pH محیط با محلول NaHCO 3 روی 7.0-7.8 تنظیم می شود. بطری ها با درپوش آلومینیومی بسته شده، مهر و موم شده و در یک ترموستات با دمای 28 درجه سانتیگراد قرار می گیرند. تشکیل کریستال های سولفید کادمیوم روی فویل و تا حدی در پایین بطری اتفاق می افتد. پس از کشت، رسوب از فویل و از ته ویال با سانتریفیوژ جمع آوری شده و در هوا خشک می شود. نمونه هایی از اجرای اختراع در شرایط آزمایشگاهی در زیر آورده شده است.

کشت خالص SRB Desulfovibrio sp. A2 روی یک محیط مصنوعی حاوی کادمیوم دو ظرفیتی با غلظت mgCd/L 150 و فویل آلومینیوم کشت داده شد. کریستال های سولفید کادمیوم روی فویل و تا حدی در ته یک بطری 120 میلی لیتری به دست آمد. ویال‌های حاوی فویل آلومینیومی با حرارت خشک در استریل‌کننده در دمای 160 درجه سانتی‌گراد به مدت 2.2 ساعت استریل شدند.

کاشت در یک هود استریل جریان آرام انجام شد که قبلاً با اشعه ماوراء بنفش به مدت 30 دقیقه ضد عفونی شده بود. قبل از کاشت، محیط مصنوعی (جدول 1) به جوش آمد و سپس به سرعت در زیر آب جاری خنک شد. آب سردبرای حذف اکسیژن محلول مواد مغذی (جدول 2) (در هر 1 لیتر) به ترتیب زیر به محیط سرد شده تا دمای اتاق اضافه شد: ویتامین ها (2 میلی لیتر)، محلول نمک (10 میلی لیتر)، محلول کوفاکتور (1 میلی لیتر)، سوبسترای آلی - لاکتات (1). 0.6 میلی لیتر)، محلول NaHCO 3 (pH تنظیم شده به 7.0-7.8)، محلول سولفید سدیم (2 میلی لیتر). محلول ذخیره کادمیوم (CdCl 2 × 2.5H 2 O 2 g در 100 میلی لیتر آب) به مقدار 16.72 میلی لیتر در هر لیتر محیط مصنوعی اضافه شد (بنابراین غلظت کادمیوم در محیط 150 میلی گرم در لیتر بود. به دست آمده).

حدود 50 میلی‌لیتر محیط مصنوعی همراه با مواد افزودنی و 10 میلی‌لیتر تلقیح (کشت باکتری) به ویال‌های حاوی فویل اضافه شد و پس از آن محیط به بالا اضافه شد. درپوش های لاستیکی با استفاده از یک سوزن استریل به لبه های ویال ها آسیاب شدند که احتمال نفوذ اکسیژن هوا را کاهش داد. پس از پایان کاشت، بطری ها را با درب آلومینیومی بسته، بطری را با دستگاه درز بند می کردند و ترموستات را در دمای 28 درجه سانتی گراد قرار می دادند. کریستالیزاسیون سولفید کادمیوم پس از 10 روز کشت آغاز می شود، سولفید کادمیوم به طور کامل متبلور می شود. رسوب تشکیل شده از فویل و از ته ویال با سانتریفیوژ جمع آوری و در هوا خشک شد. جرم رسوب تشکیل شده 0.38 گرم است.

رسوبات تشکیل شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (Philips SEM515 با آنالایزر EDAX ECON IV) مورد مطالعه قرار گرفت. فاز کریستالی با آنالیز فاز اشعه ایکس با استفاده از پراش سنج شیمادزو XRD 6000 تعیین شد.

اندازه بلورها که در زیر میکروسکوپ الکترونی روبشی تعیین شد، 50-300 میکرومتر بود، شکل 1 - میکروگراف (SEM) از رسوبات به دست آمده در طی کشت Desulfovibrio sp. A2 در حضور یونهای کادمیوم (150 میلی گرم در لیتر) به مدت 18 روز و emf مربوطه. رسوبات به دست آمده با کشت سویه Desulfovibrio sp. A2 حاوی کادمیوم، گوگرد، آهن، اکسیژن، کربن و سدیم بود و کربن و اکسیژن از بستر کربنی که نمونه روی آن قرار داشت می آمد. نسبت عناصر در جدول 3 ارائه شده است - ترکیب عنصری رسوبات به دست آمده در طی کشت Desulfovibrio sp. A2 در حضور یون‌های کادمیوم (150 میلی‌گرم در لیتر) به مدت 18 روز (عناصر C و O از بستری می‌آیند که نمونه روی آن قرار گرفته است).

هنگام مطالعه رسوبات با استفاده از آنالیز فاز اشعه ایکس، تشکیل سولفید کادمیوم کریستالی در عرض 18 روز نشان داده شد (شکل 2 - الگوی پراش رسوبات به دست آمده از کشت Desulfovibrio sp. A2 در حضور غلظت اولیه کادمیوم (150 میلی گرم در لیتر) ) به مدت 18 روز نامگذاری بر روی الگوی پراش : CdS - سولفید کادمیوم).

در رسوبات شاهد به دست آمده در طی انکوباسیون بدون افزودن تلقیح، فاز کریستالی مشاهده نشد و عناصر اصلی کادمیوم و اکسیژن بودند. روش پیشنهادی ما شامل امکان استفاده از فاضلاب و پسماندهای مایع از معدن و صنایع متالورژی فرآوری به عنوان یک محیط مصنوعی برای تولید سولفید کادمیوم است.

جدول 1
معرف	غلظت، میلی گرم در لیتر
Na2SO4	4000
MgCl 2 6H 2 O	400
NaCl (25%)	0,0125*
FeSO 4 * 7H 2 O	2,1
N 3 VO 3	0,03
MnCl 2 * 4H 2 O	0,1
CoCl 2 * 6H 2 O	0,19
NiCl 2 * 6H 2 O	0,024
CuCl 2 * 2H 2 O	0,002
ZnSO 4 * 7H 2 O	0,144
Na 2 MoO 4 *2H 2 O	0,036
CuSO 4 * 7H 2 O	750
H2O	1 لیتر
* - میلی لیتر در لیتر

جدول 2
محلول (مقدار مصرف شده در هر 1 لیتر محیط مصنوعی)
	معرف	تمرکز
	4-آمینوبنزوئیک اسید	4 میلی گرم در لیتر
	بیوتین (ویتامین H)	1 میلی گرم در لیتر
	اسید نیکوتینیک (ویتامین B5)	10 میلی گرم در لیتر
1. ویتامین ها (2 میلی لیتر در لیتر)	پانتوتنات کلسیم (ویتامین B3)	5 میلی گرم در لیتر
	پیریدوکسین دی هیدروکلراید (ویتامین B6)	15 میلی گرم در لیتر
	سیانوکوبالامین (ویتامین B12)	5 میلی گرم در لیتر
	تیامین (ویتامین B1)	10 میلی گرم در لیتر
	ریبوفلاوین (ویتامین B2)	0.5 میلی گرم در لیتر
	اسید فولیک	0.2 میلی گرم در لیتر
	KH 2 PO 4	20 گرم در لیتر
	NH4Cl	25 گرم در لیتر
2. محلول نمک (10 میلی لیتر در لیتر)	NaCl	100 گرم در لیتر
	KCl	50 گرم در لیتر
	CaCl2	11.3 گرم در لیتر
	H2O	1 لیتر
3. محلول کوفاکتور (1 میلی لیتر در لیتر)	NaOH	4 گرم در لیتر
	Na 2 SeO 3 × 5H 2 O	6 میلی گرم در لیتر
	Na 2 WO 4 × 2H 2 O	8 میلی گرم در لیتر
4. محلول لاکتات (1.6 میلی لیتر در لیتر)
	لاکتات	40%
5. محلول Na 2 S (2 ml/l)
	Na 2 S×9H 2 O	4.8 گرم

جدول 3
عنصر	کسر وزنی (Wt%)	کسر اتمی (در%)
با	7,56	15,1
O	2,75	4,1
Na	0,41	0,4
اس	23,3	44,5
سی دی	64,7	35,4
Fe	1,28	0,5

فرمول اختراع

روشی برای تولید سولفید کادمیوم کریستالی با قرار دادن باکتری‌های کاهنده سولفات در یک محیط مصنوعی حاوی فلزات با افزودن مواد مغذی، از جمله محلول‌های ویتامین‌ها، نمک‌ها، کوفاکتورها که مشخصه آن این است که باکتری‌های کاهنده سولفات Desulfovibrio sp. A2، از یک محیط مصنوعی حاوی منبع یون کادمیوم - محلولی از کلرید کادمیوم استفاده کنید و غلظت یون های کادمیوم در محیط مصنوعی 150 میلی گرم در لیتر است، در حالی که فویل آلومینیومی در ظرف کشت قرار می گیرد، کشت در محل انجام می شود. در دمای 28 درجه سانتیگراد به مدت 18 روز و رسوب حاوی بلورهای سولفید کادمیوم جمع آوری شده از فویل و از ته بطری خشک می شود.

سولفید کادمیوم یکی از مواد نیمه هادی لایه نازک است که به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است. رسوب لایه های مناسب با کیفیت برای ساخت سلول های خورشیدی با استفاده از روش های مختلف. اینها عبارتند از: تبخیر خلاء، اتمیزه شدن و به دنبال آن پیرولیز، کندوپاش یون، پرتو مولکولی و اپیتاکسی گازی، رسوب گاز با حجم شبه محدود، رسوب بخار شیمیایی، چاپ روی صفحه، رسوب محلول، آنودیزاسیون و الکتروفورز.

3.2.7.1 خواص ساختاری

فیلم‌هایی که از تبخیر خلاء به‌دست می‌آیند و برای ایجاد سلول‌های خورشیدی در نظر گرفته شده‌اند معمولاً دارای ضخامت 15...30 میکرومتر هستند و رسوب‌گذاری آن‌ها با سرعت 0.5...3 میکرومتر در دقیقه در دمای بستر 200 انجام می‌شود. ..250 درجه سانتی گراد و دمای اواپراتور 900...1050 درجه سانتی گراد. در این شرایط، لایه ها در ساختار wurtzite متبلور می شوند و به گونه ای جهت می گیرند که صفحه (002) موازی و محور c عمود بر سطح بستر باشد. همانطور که در شکل نشان داده شده است. 4.2، فیلم ها ساختاری ستونی دارند که هر ستون نشان دهنده یک دانه جداگانه است. اندازه دانه در چنین فیلم هایی معمولاً از 1 تا 5 میکرومتر متغیر است، اگرچه دانه های بزرگتر تا اندازه 10 میکرومتر گزارش شده است. لازم به ذکر است که لایه‌های نازک‌تر از دانه‌های کوچک‌تری تشکیل شده‌اند که نادرست هستند. ساختار کریستالی و ریزساختار فیلم ها به طور قابل توجهی تحت تأثیر دمای بستر در طول فرآیند رسوب قرار می گیرد.

وانکار و همکاران و داس، با مطالعه وابستگی ویژگی‌های ساختاری لایه‌های به‌دست‌آمده از تبخیر خلاء به دمای بستر، دریافتند که ساختار و پارامترهای کریستالوگرافیک. شبکه کریستالیفیلم ها تا حد زیادی با دمای رسوب آنها تعیین می شوند. فیلم هایی که در دمای بستر در محدوده دمای اتاق تا 150 درجه سانتیگراد به دست می آیند، ساختار اسفالریت دارند، در حالی که در دمای بستر 170 درجه سانتیگراد و بالاتر، فیلم ها در ساختار wurtzite متبلور می شوند. در محدوده دمایی 150 تا 170 درجه سانتی گراد، فیلم ها دارای ساختار دو فازی هستند که از مخلوطی از اسفالریت و وورتزیت تشکیل شده است. در دماهای رسوب مساوی یا بیشتر از 200 درجه سانتیگراد، فیلم هایی با جهت دانه ترجیحی تشکیل می شوند. افزایش دمای رسوب فیلم منجر به افزایش اندازه دانه می شود. ابعاد بی نظمی سطح لایه ها ابتدا با افزایش دمای بستر افزایش می یابد و سپس در دمای بالای 150 درجه سانتی گراد کاهش می یابد که احتمالاً به دلیل تبخیر مکرر است. پوسته‌ها در فیلم‌هایی که در دمای بالای 200 درجه سانتی‌گراد قرار گرفته‌اند، یافت شدند.

برای به دست آوردن دانه هایی با اندازه های 100 ... 800 میکرون، فیلم های فراز و همکاران با عملیات حرارتی در یک جریان به دست آمده اند. ریزساختار ستونی فیلم ها مشاهده شد. با توجه به نتایج آمیت، با افزایش ضخامت لایه، بزرگ شدن دانه ها، افزایش درجه جهت گیری ترجیحی آنها و همچنین درجه جهت گیری محور c در جهت اواپراتور مشاهده می شود. علاوه بر این، اندازه بی نظمی های سطح افزایش می یابد. هال خاطرنشان می کند که در فیلم ها بلافاصله پس از رسوب گذاری، محور c دانه ها معمولاً با زاویه متوسط ​​19 درجه از حالت نرمال به سطح زیرلایه منحرف می شود. منحنی توزیع زاویه انحراف محور c نسبت به مقدار متوسط ​​دارای شکل صاف است و نیمه عرض توزیع در سطح مربوط به نصف حداکثر 10 ... 12 درجه است. در نتیجه عملیات حرارتی بعدی فیلم ها در دمای 190 درجه سانتیگراد و فشار بالا، نیمی از عرض توزیع نشان داده شده در سطح نیمه حداکثر به 3 درجه کاهش می یابد.

بر اساس نتایج مطالعات میکروسکوپی الکترونی، Tseng به این نتیجه رسید که لایه بالایی لایه‌های با ساختار wurtzite حاوی دانه‌هایی با مرزهای مایل است و زاویه جهت‌گیری نادرست آنها از 9 تا 40 درجه متغیر است. قسمت اصلی مرز دانه ها موازی یکدیگر هستند. دره و پاریک اشاره کردند که درجه نظم ساختار، کمال بودن شبکه کریستالی و کیفیت

هنگامی که خلاء عمیق تری در طول رسوب گذاری فیلم ایجاد می شود، رویه های کریستالی افزایش می یابد. نویسندگان آن فیلم ها را نشان دادند کیفیت بالامی توان در طیف وسیعی از نسبت های غلظت به دست آورد، با این حال، نسبت 1.5 بهترین نتایج را ارائه می دهد. علاوه بر این، فیلم هایی که در آنها غلظت ماده ناخالص (در این مورد، ایندیم) به حد حلالیت می رسد، ساختار کریستالی کامل تری دارند.

مهمترین پارامتری که بر خصوصیات کریستالوگرافی و ریزساختار فیلم‌های به‌دست‌آمده از پاشش و سپس پیرولیز تأثیر می‌گذارد، دمای زیرلایه در طول فرآیند رسوب‌گذاری است. با این حال، اندازه دانه ها و درجه جهت گیری آنها (در صورت رشد یک ساختار منظم) به تعدادی از عوامل دیگر نیز بستگی دارد، از جمله ترکیب نمک موجود در محلول اسپری شده، نسبت غلظت کاتیون ها و آنیون ها. و همچنین نوع دوپانت.

برنج. شکل 3.14 تأثیر نسبت غلظت دمای بستر، ضخامت لایه، ناخالصی، وجود لایه های دیگر بر روی بستر و بازپخت انجام شده پس از رسوب بر روی درجه جهت گیری فیلم را نشان می دهد در طبیعت و که نویسندگان مختلف در شرایط رسوب مشابه فیلم هایی با آن به دست آورده اند در جهات مختلفجهت گیری فیلم هایی که با استفاده از محلول نمک های اسید استیک رسوب می کنند از دانه های بسیار ریز تشکیل شده اند. هنگام استفاده از محلول های کلرید، دانه های بزرگ تری با جهت گیری مشخصی از محور c تشکیل می شوند. به طور معمول، در فیلم های به دست آمده توسط اسپری و به دنبال آن تجزیه در اثر حرارت، اندازه دانه به نظر برخی از نویسندگان، می تواند به وجود ناخالصی هایی مانند بزرگ شدن دانه ها برسد. ناخالصی های نامحلول، مانند موجود در هر غلظت قابل توجهی، از تبلور مجدد فیلم ها جلوگیری می کند و همچنین باعث کاهش شدید اندازه دانه ها و نقض جهت گیری ترجیحی آنها می شود.

به دلیل بارش در مرز دانه ها، سطح لایه ها ساختاری هزارتویی پیدا می کند. تسکین سطح لایه‌های سولفید کادمیوم بدون دود و با ناخالصی در شکل نشان داده شده است. و Bube توجه داشته باشید که فیلم ها با اسپری و به دنبال آن رسوب می کنند

(برای مشاهده اسکن کلیک کنید)

تجزیه در اثر حرارت بر روی بسترهایی که دمای پایین و بالا دارند، به ترتیب در ساختار اسفالریت و وورتزیت متبلور می شوند. با این حال، با توجه به Banerjee و همکاران، نوع ساختار بلوری تشکیل شده به دمای رسوب فیلم بستگی ندارد. از ویژگی های متمایز فیلم های به دست آمده از این روش می توان به چسبندگی بالای آنها به بستر و وجود پیوستگی حتی در ضخامت های کوچک اشاره کرد.

برای فیلم‌های رسوب‌شده با استفاده از کندوپاش یونی، بیشتر درجه بالاجهت گیری محور c در مقایسه با فیلم های به دست آمده توسط تبخیر خلاء. علاوه بر این، با همان ضخامت، فیلم های ایجاد شده توسط کندوپاش یونی حاوی تعداد کمتری از منافذ عبوری هستند. این فیلم‌ها معمولاً از دانه‌های کوچک‌تری تشکیل شده‌اند، اما ساختاری ستونی دارند. فیلم‌هایی که در حین کندوپاش یونی تشکیل می‌شوند همیشه در یک ساختار شش ضلعی با جهت غالب محور c نسبت به سطح نرمال به سطح زیرلایه متبلور می‌شوند. پیل و موری خاطرنشان می کنند که با این روش رسوب فیلم، آنها حاوی ذرات گاز یونیزه شده در طی فرآیند رشد هستند که در آن تخلیه برانگیخته می شود. میچل و همکاران با استفاده از رسوب انتقال گاز در یک حجم شبه بسته، فیلم هایی با ضخامت 1...3 میکرومتر با اندازه دانه در همان محدوده به دست آوردند و رابطه ای بین اندازه دانه و دمای بستر پیدا نکردند. در محدوده با توجه به نتایج یوشیکاوا و ساکای، دمای بستر بر روی مورفولوژی سطح لایه‌های رسوب‌شده با این روش تأثیر می‌گذارد و برای به دست آوردن سطحی صاف، بستر باید تا دمای بالا گرم شود. با این حال، در دماهای بسیار بالا، رشد کریستال سبیل مشاهده می شود. در حین رسوب گذاری گاز فیلم ها در یک حجم شبه بسته، محور c شبکه کریستالی آنها تقریباً عمود بر صفحه زیرلایه هدایت می شود.

فیلم‌های اپیتاکسیال روی زیرلایه‌های اسپینل به‌دست آمدند، فیلم‌هایی که با اپیتاکسی پرتو مولکولی روی سطح اسپینل رشد می‌کنند، ساختار ورتزیتی دارند و هنگام استفاده از بسترهای ساخته شده از اسفالریت، ساختار اسفالریت دارند. با استفاده از روش اپیتاکسی گاز، لایه های تک کریستالی شش ضلعی

تغییرات روی (111)، (110) و (100) وجه بلورها، انواع زیر رشد هترواپیتاکسیال ذکر شده است:

فیلم‌های رسوب‌شده از محلول از دانه‌های کوچک‌تری تشکیل شده‌اند که از نظر اندازه بزرگ‌تر نیستند، وقتی سرعت رشد فیلم کاهش می‌یابد و دمای حمام افزایش می‌یابد، دانه‌های بزرگ‌تری تشکیل می‌شوند. ساختار فیلم هایی که به این روش رشد می کنند بسته به شرایط رسوب می تواند تغییر کند. فیلم های به دست آمده از محلول حاوی یک ترکیب پیچیده، هنگام تغییر پارامترهای فرآیند رسوب، در ساختار اسفالریت، وورتزیت یا در ساختار مخلوط متبلور می شوند، در حالی که استفاده از محلول های حاوی ترکیبات پیچیدههمیشه منجر به تشکیل لایه هایی با ساختار wurtzite با محور c عمود بر بستر می شود.

3.2.7.2 خواص الکتریکی

تغییر شرایط رسوب گذاری به طور چشمگیری باعث تغییر خواص الکتریکی لایه های نازک می شود مقاومتاهم سانتی متر و غلظت حامل. فیلم ها همیشه دارای رسانایی نوع هستند که به دلیل انحراف ترکیب آنها از استوکیومتری به دلیل وجود جاهای خالی گوگرد و مقدار اضافی کادمیوم است. تحرک حامل است. با توجه به نتایج اندازه گیری، طول انتشار حامل های اقلیت در فیلم های رسوب شده توسط تبخیر خلاء از 0.1 تا 0.3 میکرومتر متغیر است. غلظت حامل با افزایش نرخ رشد فیلم و افزایش ضخامت فیلم افزایش می یابد 1113]. در این مورد، کاهش مربوطه در مقاومت مشاهده می شود.

خواص الکتریکیفیلم ها تا حد زیادی به نسبت غلظت اتمی در طول فرآیند تبخیر و همچنین به حضور مواد ناخالص بستگی دارند. فیلم های دوپ شده در طول رسوب با نسبت غلظت 1.5 با بالاترین ویژگی های الکتریکی و ساختاری متمایز می شوند. مقادیر مقاومت کم که با تحرک حامل به اهم سانتی‌متر می‌رسند برای فیلم‌هایی با غلظت ایندیم برابر با شکل 1 به‌دست آمدند. شکل 3.15 وابستگی مقاومت و تحرک حامل ها را به نسبت غلظت نشان می دهد.

برنج. 3.15. وابستگی مقاومت و تحرک حامل در فیلم‌های به‌دست‌آمده از تبخیر خلاء و دوپ شده با ایندیم به نسبت غلظت‌های اتمی در غلظت غلظت جریان بخار

برای دو فیلم با غلظت های مختلف که توسط تبخیر خلاء رسوب می کنند. وانگ گزارش داد که با افزایش کسر جرمیتقریباً تا زمانی که غلظت حامل ها تقریباً سه مرتبه افزایش یابد و تحرک آنها نیز به طور قابل توجهی افزایش یابد. در یک محتوای ناخالص بالاتر، غلظت حامل ها افزایش نمی یابد و تحرک آنها اندکی کاهش می یابد. با این حال، در سطوح پایین دوپینگ ایندیوم، فیلم ها با مقادیر پایینهم تمرکز حامل و هم تحرک. در طول رسوب فیلم های دوپ شده (با محتوای ایندیم 2-٪)، غلظت حامل ها و تحرک آنها، همانطور که در شکل نشان داده شده است. 3.16، بسیار ضعیف به دمای بستر در یک محدوده دمایی گسترده بستگی دارد. فیلم های دوپینگ با مس منجر به اثر معکوس می شود - کاهش غلظت حامل و افزایش مقاومت با چندین مرتبه بزرگی. علاوه بر این، تحرک الکترون کاهش می یابد.

چندین نویسنده مکانیسم انتقال حامل بار را در فیلم های تولید شده توسط تبخیر خلاء مطالعه کرده اند. داپی و کاسینگ ویژگی‌های الکتریکی فیلم‌ها را با تأثیر غالب سطوح عمیق از همان نوع مرتبط می‌دانند که ظاهر آن‌ها ناشی از جاهای خالی گوگرد است. ویژگی های انرژی این سطوح با تعداد جاهای خالی گوگرد تعیین می شود و اگر غلظت آنها کم باشد، سطوح محلی

برنج. 3.16. وابستگی غلظت حامل و تحرک به دمای بستر برای فیلم‌های دوپ نشده و دوپ‌نشده با ایندیوم به‌دست‌آمده از تبخیر گسسته.

از لبه نوار رسانایی تقریباً برداشته شده است گزارش شده است که در غلظت بالایی از جاهای خالی، نوار ناخالصی تشکیل می شود. دره و گیس کشف کردند سطح انرژیبا انرژی فعال‌سازی و Bube توجه داشته باشید که در فیلم‌های به‌دست‌آمده از تبخیر و حاوی سطوح اهداکننده کم عمق، در غیاب روشنایی، غلظت الکترون در محدوده دمایی 200 تا 330 کلوین عملاً مستقل از دما است. انرژی فعال‌سازی که از وابستگی دمایی غلظت الکترون به دست می‌آید، از تا با توجه به وابستگی دمایی تحرک حامل، متغیر است که ضریب پیش‌نمایی آن برابر است با مقادیر انرژی فعال‌سازی از 0.11 تا 0.19 eV. در فیلم‌های رسوب‌گذاری‌شده با این روش، فرآیند انتقال حامل بار به طور قابل توجهی تحت تأثیر قرار می‌گیرد خواص ساختاریو ویژگی های الکتروفیزیکیمرزهای بین دانه ای فیلم های بلافاصله پس از تبخیر به نور غیر حساس هستند. با این حال، پس از وارد کردن اتم‌های مس به فیلم (از طریق انتشار)، رسانایی نوری قابل توجهی مشاهده می‌شود و تحت شرایط سطح بالابا تحریک نوری، غلظت الکترون کمتر و تحرک آنها بیشتر از فیلم هایی است که مس ندارند.

خواص الکتریکی لایه‌های به‌دست‌آمده از پاشش و به دنبال آن تجزیه در اثر حرارت عمدتاً با ویژگی‌های فرآیند جذب شیمیایی اکسیژن در مرزهای دانه تعیین می‌شود که با کاهش هر دو همراه است.

تمرکز و تحرک حامل ها به دلیل وجود جاهای خالی گوگرد، چنین فیلم هایی همیشه دارای رسانایی از نوع هستند و مقاومت آنها می تواند در محدوده بسیار وسیعی متفاوت باشد و تا هشت مرتبه قدر متفاوت باشد. بازپخت بعدی لایه ها در هوا منجر به افزایش مقاومت آنها در برابر تقریباً و ظهور رسانایی نوری قوی می شود. با توجه به اندازه گیری های انجام شده در آزمایشگاه نویسندگان، تقریباً 1 میلی ثانیه پس از روشن کردن منبع نور با شدت، رسانایی فیلم ها یک ضریب افزایش می یابد. در نتیجه بازپخت لایه ها در خلاء، مقاومت آنها به 2 کاهش می یابد و رسانایی نوری نیز خاموش می شود که نشان دهنده برگشت پذیری فرآیندهای جذب شیمیایی و دفع اکسیژن است. وابستگی مقاومت فیلم به دمای بازپخت در شکل 1 نشان داده شده است. 3.17، الف.

به تفصیل مطالعه آزمایشیپارامترهای فرآیند انتقال الکترون در فیلم ها توسط چندین نویسنده انجام شد. Ma و Bueb ماهیت نوسانی تغییرات در هدایت الکتریکی، غلظت حامل و تحرک آنها را بسته به دمای رسوب لایه ها کشف کردند. سرعت سرد شدن لایه ها (در پایان رشد آنها) بر سینتیک جذب شیمیایی تأثیر می گذارد و بنابراین بر روند انتقال الکترون نیز تأثیر می گذارد. Kwok و Sue که فیلم های تولید شده توسط اسپری و سپس تجزیه در اثر حرارت را مطالعه کردند، خاطرنشان کردند که با افزایش ضخامت آنها، همراه با بزرگ شدن دانه ها، غلظت تیره و تحرک حامل ها افزایش می یابد. در شکل شکل 3.17b وابستگی غلظت حامل و تحرک را به ضخامت فیلم در حضور و عدم وجود نور نشان می دهد. اندازه گیری اثر هال و ترمو-EMF. با. در نمونه های روشن نشان می دهد که تحت تأثیر نور تغییری در غلظت یا تحرک حامل ها و احتمالاً هر دو پارامتر به طور همزمان وجود دارد. اینکه کدام یک از آنها به میزان بیشتری تغییر می کند به تأثیر نسبی خواص ریزساختار (اندازه دانه) و عملیات حرارتی فیلم رسوب شده (وجود اکسیژن شیمیایی جذب شده) بر روند جریان فعلی بستگی دارد. با توجه به اندازه‌گیری‌ها، طول انتشار سوراخ‌ها در فیلم‌های به‌دست‌آمده از پاشش و سپس تجزیه در اثر حرارت 0.2 تا 0.4 میکرومتر است.

فیلم‌ها بلافاصله پس از رسوب‌گذاری توسط کندوپاش یونی دارای مقاومت بالایی هستند که به 108 اهم سانتی‌متر می‌رسد. کندوپاش همزمان فیلم هایی با مقاومت 1 اهم سانتی متر و تحرک حامل تقریبا برابر با

برنج. 3.17. وابستگی دمایی مقاومت تاریک لایه‌ها که با پاشش و به دنبال آن تجزیه در اثر حرارت، در خلاء و در اتمسفر گازهای مختلف رسوب می‌کنند (a). نقطه A مقاومت لایه ها را بلافاصله پس از رسوب گذاری، منحنی تغییر مقاومت لایه ها در حین بازپخت در خلاء، منحنی مقاومت لایه های بازپخت شده در خلاء یا اتمسفر گازهای بی اثر را که در دماهای مختلف اندازه گیری می شود، تعیین می کند. نقطه مقاومت در دمای اتاق فیلم های آنیل شده در خلاء اندازه گیری شد.

وابستگی تحرک و غلظت حامل ها به ضخامت لایه های به دست آمده از اسپری و سپس تجزیه در اثر حرارت در نور و در تاریکی.

لیختن‌اشتایگر فیلم‌های دوپ‌شده با قابلیت تحرک سوراخ را به‌دست آورد. از نظر خواص الکتریکی، فیلم‌های به‌دست‌آمده از طریق کندوپاش یونی به دمای بستر بستگی دارد بر اساس داده های هیل، در فیلم های سپرده شده.

با استفاده از کندوپاش یونی و حامل های با تحرک بالا، طول انتشار الکترون ها می باشد

فیلم‌های به‌دست‌آمده از رسوب شیمیایی از محلول دارای رسانایی نوع خاصی هستند و مقاومت آن‌ها که پس از بازپخت در خلاء به . این کاهش در مقاومت، همچنین مشخصه فیلم های ایجاد شده توسط پاشش، با دفع اکسیژن همراه است. گرمایش بعدی لایه ها در هوا یا در اتمسفر اکسیژن می تواند منجر به بازیابی مقادیر مقاومت اولیه شود. با توجه به داده های تجربی Pawaskar و همکاران، در نمونه های روشن، غلظت حامل ها تقریباً برابر و تحرک آنها تقریباً برابر است. در نتیجه بازپخت در هوا، فیلم‌های رسوب‌شده از محلول، حساسیت بالایی به نور پیدا می‌کنند. فیلم‌های تولید شده با چاپ صفحه نیز دارای حساسیت به نور بالا هستند و نسبت مقاومت در غیاب و حضور روشنایی (در شدت تابش برای آنها است فیلم‌های رسوب‌شده توسط الکتروفورز دارای مقاومتی در داخل هستند.

فیلم های اپیتاکسیال با تحرک بسیار بالای حامل مشخص می شوند. ویژگی‌های الکتریکی لایه‌هایی که به صورت همبستگی بر روی لایه‌های GaAs در طی یک واکنش حمل و نقل شیمیایی در حجمی شبه بسته قرار می‌گیرند، تا حد زیادی به شرایط رشد آنها بستگی دارد، به طور قابل توجهی به دمای زیرلایه. با افزایش دمای بستر، غلظت حامل به طور تصاعدی افزایش می یابد. این همچنین تحرک الکترون ها را افزایش می دهد. حداکثر مقادیر تحرک به دست آمده زمانی است که دمای بستر تغییر می کند، مقاومت لایه ها می تواند از تا تغییر کند. لایه‌های اپیتاکسیال دوپ نشده رسوب‌شده توسط اپیتاکسی پرتو مولکولی دارای مقاومتی هستند که با افزایش دما به طور تصاعدی کاهش می‌یابد و با انرژی فعال‌سازی 1.6 eV مشخص می‌شود. در فیلم های دوپ شده با ایندیم، غلظت حامل ها و تحرک هال آنها است - فیلم های همپایی که با روش شیمیایی از فاز بخار به دست می آیند، بلافاصله پس از رسوب، دارای مقاومت هستند. بازپخت فیلم ها در اتمسفر یا در دمای 400 درجه سانتیگراد منجر به کاهش مقاومت در برابر مقادیر می شود. تحرک حامل در فیلم های با مقاومت بالا است

برنج. 3.18. وابستگی طیفی ضرایب انکسار و جذب فیلم‌ها که با تبخیر خلاء در سه دمای زیرلایه مختلف به‌دست می‌آیند. 1 - دمای اتاق؛

3.2.7.3 خواص نوری

خواص نوری فیلم ها به طور قابل توجهی به ریزساختار آنها و در نتیجه به شرایط رسوب بستگی دارد. در طی تبخیر، لایه‌های بازتابنده صاف تشکیل می‌شوند، اما با افزایش ضخامت آنها، تسکین سطح خشن‌تر می‌شود و انعکاس تابش از لایه‌های ضخیم عمدتاً در طبیعت منتشر می‌شود. Kvaya و Tomlin انعکاس و گذر فیلم‌های رسوب‌شده توسط تبخیر را اندازه‌گیری کردند و ثابت‌های نوری آن‌ها را در محدوده طول موج 0.25...2.0 میکرومتر با در نظر گرفتن تأثیر پراکندگی تابش توسط سطح تعیین کردند.

تجزیه و تحلیل نتایج به‌دست‌آمده (نگاه کنید به شکل 3.18) نشان می‌دهد که جذب نور با انرژی 2.42...2.82 eV با انتقال مستقیم نوری همراه است و در انرژی‌های بیش از 2.82 eV، انتقال مستقیم و غیرمستقیم امکان‌پذیر است. مقادیر به دمای بستر در طول رسوب فیلم بستگی دارد. در دمای بالای بستر، که رشد دانه های درشت را تضمین می کند، ضریب شکست فیلم به مقدار مشخصه یک ماده تک کریستالی نزدیک می شود. فیلم هایی که با استفاده از کندوپاش یونی ایجاد می شوند دارای یک مساحت هستند تغییر ناگهانیانتقال در طول موج حدود 0.52 میکرومتر، مربوط به شکاف باند. در ناحیه طول موج بلند طیف، فیلم ها شفافیت بالایی دارند. در فیلم‌هایی که با پاشش و سپس پیرولیز تولید می‌شوند، شکاف نواری و موقعیت طیفی لبه باند جذب اصلی به ریزساختار بستگی ندارد. نسبت نور منعکس شده و در نتیجه شفافیت فیلم ها

برنج. 3.19. وابستگی طیفی انتقال لایه‌های رسوب‌شده با پاشش و به دنبال آن تجزیه در اثر حرارت در شرایط مختلف - دمای بستر. ضخامت فیلم؛ نسبت غلظت اتمی

همانطور که در شکل نشان داده شده است تعیین می شوند. 3.19، ضخامت، دمای بستر و نسبت غلظت آنها با افزایش ضخامت لایه، انعکاس پراکنده تابش غالب است، اما در فیلم هایی که در دماهای بالا رشد می کنند (به دلیل افزایش اندازه دانه ها و درجه جهت گیری آنها) ضعیف می شود. در خیلی دمای بالارسوب گذاری (به احتمال زیاد، تغییر قابل توجهی در سینتیک رشد فیلم وجود دارد که در نتیجه سطح آنها ناهموار می شود و تشعشعات را پراکنده می کند.

برگ و همکاران خاطرنشان می کنند که ویژگی های ساختار دانه ها و مورفولوژی فیلم ها (ضخامت 3 ... 4 میکرومتر)، که با پاشش و سپس تجزیه در اثر حرارت رسوب می کنند، باعث پراکندگی نور قوی و مقادیر زیادی از ضریب جذب موثر در طول موج ها می شود. انرژی کمتر از شکاف باند . برای فیلم‌های رسوب‌شده از محلول، لبه جذب نوری در همان منطقه طول موج بلورهای عظیم سولفید کادمیوم قرار دارد. با این حال، به دلیل پراکندگی پراکنده نور توسط لایه‌هایی با ساختار ریزدانه، وابستگی طیفی ضریب جذب در این ناحیه شکل بسیار صاف‌تر و صاف‌تری دارد.

3.2.7.4 فیلم های آلیاژی...

خواص ساختاری، الکتریکی و نوری فیلم های آلیاژی به طور قابل توجهی تحت تأثیر ترکیب آنها قرار دارد. فیلم های آلیاژی با تبخیر خلاء، پاشش و سپس تجزیه در اثر حرارت و کندوپاش یونی تولید می شوند. به عنوان یک قاعده، در کل محدوده ممکن غلظت نسبی خود، آنها یک محلول جامد را تشکیل می دهند و بدون توجه به روش رسوب، در غلظت هایی که تا فیلم آلیاژی متغیر است، در ساختار wurtzite متبلور می شوند. اگر غلظت بیش از 80٪ باشد، فیلم ها دارای ساختار اسفالریت مکعبی هستند. هنگامی که لایه ها متمرکز می شوند، در هر دو این تغییرات ساختاری متبلور می شوند. در مورد رسوب فیلم با تبخیر خلاء در غلظت زیر، یک شبکه کریستالی wurtzite با محور c تشکیل می شود. عمود بر صفحهبسترها

وانکار و همکاران دریافتند که نوع ساختار کریستالی و پارامترهای شبکه‌ای که از طریق تبخیر به دست می‌آیند تا حد زیادی توسط دمای رسوب آنها تعیین می‌شود. پارامتر شبکه a به آرامی با تغییرات در ترکیب فیلم تغییر می کند (شکل 3.20، a را ببینید). کین و همکاران گزارش می دهند که در این ترکیبات، جایی که فیلم ها مخلوطی از ورتزیت و فاز مکعبی هستند، فاصله بین صفحات کریستالوگرافی (002) ساختار شش ضلعی و (111) ساختار مکعبی یکسان است. بنابراین، برای هر ترکیب آلیاژی، ساختار مکعبی را می توان با پارامترهای معادل a و c یک سلول شش ضلعی مشخص کرد که با محاسبه تعیین می شود. وجود رابطه بین پارامترهای شبکه کریستالی فیلم های آلیاژی و دمای رسوب به طور کیفی با انحراف ترکیب آنها از استوکیومتری به دلیل تعداد بیش از حد اتم های فلز توضیح داده می شود.

با سمپاشی و سپس پیرولیز به دست می آیند، بسته به ترکیب به تدریج تغییر می کنند. فیلم های آلیاژی که به این روش رسوب می کنند نشان دهنده یک فاز تک بلوری (شش ضلعی یا مکعبی) هستند که نوع آن با ترکیب لایه ها تعیین می شود. بر خلاف فیلم های آلیاژی که توسط تبخیر خلاء رسوب می کنند، خواص ساختار کریستالی فیلم های به دست آمده از اسپری به دمای رسوب بستگی ندارد. زمانی که غلظت روی کمتر از فیلم باشد

برنج. 3.20. د. وابستگی شکاف باند نوری فیلم ها به پارامتر.

نسبت مقادیر هدایت الکتریکی آنها در حضور و عدم وجود نور برای فیلم های سولفید کادمیوم خالص 104 و برای فیلم های سولفید روی خالص 1 است. این نتایج در شکل 1 ارائه شده است. 3.20، ب. مقاومت تیره این لایه ها با افزایش غلظت افزایش می یابد. در نتیجه بازپخت، مقاومت لایه‌های آلیاژی کاهش می‌یابد، و همانطور که از شکل 1 مشاهده می‌شود. 3.20 ولت، اثر بازپخت برای فیلم های خالص حداکثر است و برای آن ناچیز است

در مورد ویژگی های نوری فیلم های آلیاژی، آنها به آرامی با تغییرات در ترکیب تغییر می کنند. فیلم‌های هر ترکیبی نیمه‌هادی‌های «شکاف مستقیم» هستند و وابستگی شکاف نواری به ترکیب زمانی که از حالت خالص به خالص تبدیل می‌شود، همانطور که از شکل زیر است. 3.20 گرم، متفاوت از خطی. افزایش مشاهده شده در فاصله باند با افزایش غلظت در آلیاژ به افزایش ولتاژ مدار باز سلول های خورشیدی بر اساس

سولفیدهای برخی از فلزات دیگر (نامحلول در آب)، به عنوان مثال، آهن (II)، منگنز، روی، از محلول اسیدی رسوب نمی‌کنند، زیرا در اسیدهای معدنی رقیق محلول هستند، بنابراین برای رسوب آنها، نه سولفید هیدروژن، اما از سولفید آمونیوم (یا سدیم) استفاده می شود.

FeSO 4 + (NH 4) 2 S = FeS (رسوب) + (NH 4) 2 SO 4

برخی از سولفیدهای نامحلول قادر به حل شدن در محلول اضافی سولفید آمونیوم یا پلی سولفید آمونیوم (به دلیل تشکیل نمک های پیچیده)، دیگران - نه.

به عنوان 2 S 3 (رسوب) + 3 (NH 4) 2 S = 2 (NH 4) 3 (محلول)

قبلاً از خاصیت ریزش سولفیدها از محلول تحت تأثیر سولفید هیدروژن یا سولفید آمونیوم (و همچنین حل شدن یا عدم حل شدن در محلول های اضافی سولفیدها یا پلی سولفیدهای کاتیون های تک ظرفیتی) به طور فعال در شیمی تجزیه برای تجزیه و تحلیل کیفی استفاده می شد. و جداسازی مخلوط فلزات (روش های آنالیز سولفید هیدروژن). علاوه بر این، کاتیون‌های فلزی در شیمی تجزیه بسته به رفتارشان تحت تأثیر سولفید هیدروژن، محلول سولفید آمونیوم و پلی سولفیدها به گروه‌هایی طبقه‌بندی می‌شوند (البته این تنها معیاری نبود که کاتیون‌ها بر اساس آن در شیمی تجزیه طبقه‌بندی می‌شوند، اما یکی از اصلی).

امروزه روش های آنالیز سولفید هیدروژن تقریباً ارتباط خود را از دست داده اند، زیرا سولفید هیدروژن سمی است. علاوه بر این، سولفید هیدروژن نه تنها سمی، بلکه موذی نیز است. در ابتدا، بوی مشخصه سولفید هیدروژن (تخم مرغ فاسد) حتی در غلظت های پایین به وضوح قابل توجه است، اما با قرار گرفتن طولانی مدت در معرض سولفید هیدروژن، بوی سولفید هیدروژن توسط آزمایشگر احساس نمی شود. در نتیجه، می توانید بدون اینکه بدانید در معرض سطوح خطرناک سولفید هیدروژن قرار بگیرید. در گذشته، زمانی که کار با سولفید هیدروژن در کلاس های آزمایشگاهی شیمی تحلیلی معمول بود، اغلب این اتفاق می افتاد.

در طول سال ها، شیمی دانان تجزیه ای توانسته اند جایگزینی برای سولفید هیدروژن و سولفیدها (به اصطلاح روش های تحلیلی غیر سولفید هیدروژن) بیابند. علاوه بر این، شیمی تجزیه به طور فزاینده ای از فیزیکوشیمیایی و روش های ابزاریتجزیه و تحلیل

تصمیم گرفتم از محلول های نمک های فلزی و سولفید هیدروژن مقداری سولفید نامحلول به دست بیاورم. انتخاب روی مس و کادمیوم بود (ایده ای در مورد جیوه نیز وجود داشت، اما من آن را رها کردم، زیرا جیوه کمی وجود داشت و به شکل فلز بود). آزمایش ها در خیابان انجام شد. کار با سولفید هیدروژن در خانه یک فعالیت کامیکازه است. این فقط در صورتی مجاز است که هود بخور وجود داشته باشد.

من سولفات مس و استات کادمیوم (هر دو شرایط "C") مصرف کردم. نمک ها را در آب گرم حل کنید. ابتدا سولفات مس با سولفید هیدروژن تیمار شد. لوله آزمایش به سرعت با تکه های سیاه سولفید مس CuS پر شد. برای مدتی لوله آزمایش را ترک کردم و راه افتادم (فراموش نکنید - سولفید هیدروژن سمی است!). وقتی رسیدم، در لوله آزمایش، به جای مایع، یک آشغال تاریک از محلول و رسوب پیدا کردم.

لوله خروجی گاز را بعد از مس آبکشی کردم و به سمت کادمیوم رفتم. یک لایه زرد از سولفید کادمیوم به سرعت روی دیواره های بالای مایع تشکیل شد. به زودی محلول در پوسته ها پوشانده شد. او دوباره دور شد. حدود پانزده دقیقه بعد آمد و متوجه شد که در لوله آزمایش لکه های زرد-نارنجی به هم ریخته است. این CdS سولفید کادمیوم است.

علیرغم سمیت کادمیوم، سولفید کادمیوم هنوز به عنوان رنگدانه استفاده می شود - به دلیل رنگ زیبا، پایداری نور و مقاومت شیمیایی. گاهی اوقات از محلول جامد بین سولفید کادمیوم و سلنید Cd(S, Se) استفاده می شود: با تغییر نسبت سلنیوم و گوگرد در رنگدانه می توان رنگ آن را تغییر داد.

__________________________________________________