Танилцуулга

Одоогийн байдлаар электрон технологид янз бүрийн зориулалтаар ашигладаг материалын тоо хэдэн мянгад хүрч байна. Хамгийн ерөнхий ангиллын дагуу тэдгээрийг дамжуулагч, хагас дамжуулагч, диэлектрик, соронзон материал гэсэн дөрвөн ангилалд хуваадаг. Хамгийн чухал, харьцангуй шинэ материал бол хагас дамжуулагч юм химийн нэгдлүүд, тэдгээрийн дотроос A II B VI төрлийн нэгдлүүд нь шинжлэх ухаан, практикийн хамгийн их сонирхол татдаг. Энэ бүлгийн хамгийн чухал материалуудын нэг бол CdS юм.

CdS нь гэрэл мэдрэмтгий байдлын спектр нь бүх объект ялгаруулдаг агаар мандлын тунгалаг цонхыг (8-14 мкм) хамардаг тул орчин үеийн IR технологийн гол тулгуур юм. орчин. Энэ нь түүнийг цэргийн хэрэг, экологи, анагаах ухаан болон хүний ​​үйл ажиллагааны бусад салбарт ашиглах боломжийг олгодог. Өнөөдөр CdS нь хальс хэлбэрээр гидро хэлбэрээр үйлдвэрлэгддэг химийн арга.

Энэхүү сургалтын төслийн зорилго нь гидрохимийн аргаар 100 мянган нэгж/жилийн бүтээмжтэй CdS дээр суурилсан фоторезисторын мэдрэмтгий элементүүдийг үйлдвэрлэх төслийг хэрэгжүүлэх, түүнчлэн урьдчилсан тодорхойлоход зориулагдсан тооцооллын аргатай танилцах явдал юм. CdS, гидроксид ба кадми цианамид үүсэх нөхцөл.

1. Кадми сульфидын шинж чанар

Cd - S системийн диаграмм нь α (зургаан өнцөгт) ба β (куб) гэсэн хоёр өөрчлөлттэй нэг нийлмэл CdS агуулдаг; CdS нь байгальд греноккит, хаулейит эрдэс хэлбэрээр үүсдэг.

1.1 Кристал бүтэц

A II B VI төрлийн нэгдлүүд нь ихэвчлэн сфалерит эсвэл вурцитийн бүтцэд талсждаг. Сфалеритын бүтэц нь куб хэлбэртэй, B-3 төрөл, сансрын бүлэг F4 3м (T d 2). Вурцитийн бүтэц нь зургаан өнцөгт хэлбэртэй, B-4 төрөл, сансрын бүлэг P 6 3 mc (C 6 v 4). Эдгээр бүтэц нь бие биетэйгээ маш төстэй, тэдгээр нь байдаг ижил тооЭхний болон хоёр дахь зохицуулалтын бөмбөрцөгт атомууд тус тус 4 ба 12 байна. Хоёр өөрчлөлтийн тетраэдр дэх атом хоорондын холбоо нь маш ойрхон байдаг.

Кадми сульфидийг сфалерит ба вурцитийн бүтэцтэй хоёуланг нь гаргаж авсан.

1.2 Термодинамик ба электрофизикийн шинж чанарууд

Кадми сульфид нь хувьсах найрлагын нэг талт фаз бөгөөд үргэлж илүүдэл кадми агуулсан байдаг. 1350 ᵒC хүртэл халаахад кадми сульфид нь сублимат болдог атмосферийн даралт, хайлуулахгүйгээр, 180 ᵒС-ийн вакуумд нэрмэл, хайлуулахгүйгээр, задралгүйгээр, 100 атм даралтаар 1750 ᵒС орчим температурт хайлдаг. 1000 хэмээс дээш температурт кадми диссоциацийн зэрэг 85-98% хүрдэг. CdS үүсэх дулаан Δ H 298 0 = -34.71 ккал/моль.

Бэлтгэх, дулааны боловсруулалт хийх нөхцлөөс хамааран CdS-ийн шинж чанар өөр байж болно. Тиймээс кадмигийн уурын илүүдэлд ургасан талстууд нь стехиометрийн найрлагын нөхцөлд ургасан талстуудаас хамаагүй өндөр дулаан дамжуулалттай байдаг. -аас хамаарч CdS-ийн эсэргүүцэл янз бүрийн хүчин зүйлүүдөргөн хязгаарт (10 12-аас 10 -3 ом*м хүртэл) өөрчлөгдөж болно.

Стехиометрийн хазайлт нь CdS-ийн цахилгаан шинж чанарт шийдвэрлэх нөлөө үзүүлдэг. Хүчилтөрөгчийг дээжинд оруулах нь цахилгаан дамжуулах чанарыг хүчтэй бууруулахад хүргэдэг. Оптик өгөгдлөөр тодорхойлсон CdS-ийн зурвасын зай нь 2.4 В байна. Кадми сульфид нь ихэвчлэн n төрлийн дамжуулалттай байдаг нь стехиометрийн найрлагатай харьцуулахад хүхрийн дутагдалтай байдаг.

Усанд кадми уусах чадвар нь ач холбогдолгүй: 1.5 * 10 -10 моль/л.

2. Металлын халькогенидийг олж авах арга

Одоогийн байдлаар металл халькогенидыг физик (вакуум болон катодоор цацах) болон химийн аргаар (аравын хольцыг 400-600 К хүртэл халсан субстрат руу аэрозолоор цацах эсвэл усан уусмалаас хуримтлуулах) хоёуланг нь үйлдвэрлэдэг. Арга тус бүрийг илүү нарийвчлан авч үзье.

Вакуум конденсацын арга

Аргын мөн чанар нь бодисыг вакуумд (P ≥ 10 -3 мм м.у.б) халааж, даралт нь үлдэгдэл уурын даралтыг хэд хэдэн дарааллаар давсан температурт халааж, дараа нь субстрат дээр конденсац үүсэх явдал юм.

Процессын алхамууд:

Бодисын ууршилт;

Бодисын атомуудын субстрат руу нисэх;

Уурыг субстрат дээр хуримтлуулах (конденсац) дараа нь хальсны бүтэц үүсэх.

Катодын вакуум цацах арга.

Энэ арга нь катодыг ажлын хийн молекулуудаар бөмбөгдөх үед түүнийг устгахад суурилдаг. Кино хэлбэрээр буулгах материалыг катод болгон ашигладаг. Нэгдүгээрт, ажлын талбайгаас агаарыг шахаж, дараа нь ажлын хий (аргон эсвэл азот) камерт оруулна. Катод ба анодын хооронд хүчдэл (3-5 кВ) үүсдэг бөгөөд энэ нь хийн цоорхойг эвдэхэд хүргэдэг. Суурилуулалтын ажиллагаа нь плазмын гадагшлуулах ойролцоо суурилдаг.

Катодын шүрших төрлүүд:

Физик: системд химийн урвал явагдахгүй;

Реактив: таамаглаж байна химийн урвал, реактив хий (хүчилтөрөгч, азот, нүүрстөрөгчийн дутуу исэл) нь ажлын хийд нэмэгдэж, шүршиж буй бодис нь молекулууд нь химийн нэгдэл үүсгэдэг. Ажлын хийн хэсэгчилсэн даралтыг өөрчилснөөр хальсны найрлагыг өөрчилж болно.

Нимгэн хальсан байгууламжийн вакуум үйлдвэрлэл нь өргөн боломж, олон талт шинж чанартай байдаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ нь хэд хэдэн чухал сул талуудтай - энэ нь нарийн төвөгтэй, үнэтэй тоног төхөөрөмж шаарддаг, мөн эд хөрөнгийн жигд байдлыг хангадаггүй.

Энгийн байдал, үр ашгийн хувьд сульфидын хальс үйлдвэрлэх хамгийн сонирхолтой арга бол гидрохимийн тунадасжуулах технологи юм. Одоогийн байдлаар энэ аргын гурван үндсэн сорт байдаг: уусмалаас химийн тунадас, цахилгаан химийн тунадас, уусмалыг халаасан субстрат руу цацаж, дараа нь пиролиз.

Цахилгаан химийн тунадас нь тиокарбамид усан уусмалд металыг анодоор уусгана. Сульфид үүсэх үйл явц нь хоёр үе шаттайгаар явагддаг.

анод дээр металлын ион үүсэх;

металл ионуудын халькогенизатортой харилцан үйлчлэл.

Аргын давуу талуудаас үл хамааран: хяналт тавих чадвар, хальсны өсөлтийн хурд нь одоогийн хүчнээс тодорхой хамааралтай боловч энэ аргыг практикт өргөн ашиглахаас сэргийлж, тэгш бус шинж чанартай, аморф хэлбэртэй нимгэн хальс үүсдэг.

Уусмалыг халсан субстрат дээр шүрших арга (пиролиз)

Металл давс, тиокарбамид агуулсан уусмалыг 180..250 ᵒC хүртэл халаасан субстрат руу цацна. Пиролизийн аргын гол давуу тал нь холимог найрлагатай хальс авах боломж юм. Тоног төхөөрөмжид уусмалыг шүрших төхөөрөмж, субстратын халаагуур орно. Металл сульфид бүхий хальс авахын тулд металл хүхрийн стехиометрийн харьцаа нь оновчтой байдаг.

-аас химийн тунадас усан уусмал. Гидрохимийн хуримтлуулах арга нь өндөр бүтээмж, үр ашиг, технологийн дизайны энгийн байдал, гадаргуу дээр хальс түрхэх боломжоор тодорхойлогддог. нарийн төвөгтэй хэлбэрболон янз бүрийн шинж чанар, түүнчлэн өндөр температурт халаахыг зөвшөөрдөггүй органик ионууд эсвэл молекулуудтай давхаргыг допинг хийх, "хөнгөн химийн" синтез хийх боломжтой. Сүүлийнх нь авч үзэх боломжийг бидэнд олгодог энэ арга, металлын халькогенидын нэгдлүүдийг бэлтгэхэд хамгийн ирээдүйтэй, мөн чанараараа метаставтай.

Гидрохимийн хуримтлалыг металлын давс, шүлтлэг болон цогцолбор үүсгэгч бодис, халькогенжүүлэгч агуулсан урвалын ваннд хийнэ. Сульфид үүсэх үйл явц нь коллоид-химийн үе шатаар явагддаг бөгөөд механизм нь бүрэн ойлгогдоогүй топохимийн болон автокаталитик урвалын багцыг илэрхийлдэг.

3. Үндэслэсэн киноны хэрэглээCDS

Нимгэн хальсан кадми сульфидыг фотодетектор, фотолюминесцент материал, термоэлемент, нарны зай, мэдрэгч материал, гоёл чимэглэлийн бүрээс, нано бүтэцтэй катализатор болгон өргөн ашигладаг.

4. Үйлдвэрлэлийн технологийн тодорхойлолтCDS

Фоторезисторын мэдрэмтгий элементүүдийг үйлдвэрлэх технологийн схемд дараахь үйлдлүүд орно.

1. субстрат бэлтгэх (цэвэрлэх, сийлбэрлэх, угаах);

Хагас дамжуулагч хальсыг химийн бодисоор буулгах;

Киноыг угаах, хатаах;

Цэнэглэх давхаргын доорх хагас дамжуулагч давхаргыг 400 ᵒС температурт 2 цагийн турш дулаанаар боловсруулах;

Au контактуудын вакуум хэрэглээ;

бичих;

FR чипийн параметрүүдийн гаралтын хяналт.

.1 Хувцасны хальсан дээр буулгах субстрат бэлтгэх

Киноны тунадасыг өмнө нь тосгүй болгосон субстрат дээр хийдэг. Субстратыг содоор сайтар цэвэрлэж, цоргоны усаар угааж, фторопластик төхөөрөмжид суулгасны дараа шингэрүүлсэн Dash уусмалд 20 секундын турш байрлуулж, хальсны наалдацыг нэмэгдүүлэхийн тулд гадаргууг наалдана. Дашийн уусмалд боловсруулсны дараа субстратуудыг их хэмжээний халсан нэрмэл усаар зайлж, процесс эхлэхээс өмнө нэрмэл усны давхарга дор шилэнд хадгална.

Субстратын гадаргууг бэлтгэх чанарыг чийгшүүлэх түвшингээр нь хянадаг: нэрмэл ус нь сайтар бэлтгэсэн субстрат дээр жигд давхаргад тархдаг. Өөх тосгүй субстратыг өөрийн гараар зохицуулахыг хатуу хориглоно.

4.2 Хагас дамжуулагч хальсыг химийн аргаар буулгах

Шилэн керамик нь CdS хальсыг буулгах субстрат материал болгон ашигладаг.

CdS хагас дамжуулагч хальсыг нэгтгэхэд дараах химийн урвалжуудыг ашигладаг.

кадми хлорид, CdCl 2 ∙H 2 O;

тиокарбамид, CSN 2 H 4, тусгай цэвэршилт;

аммиакийн усан уусмал, NH 3 aq, 25%, химийн агуулгатай.

Ажлын уусмал бэлтгэхийн тулд урвалжийг зайлуулах журмыг хатуу тогтоосон. Үүний хэрэгцээ нь халькогенидын хуримтлуулах үйл явц нь нэг төрлийн бус бөгөөд түүний хурд нь шинэ үе шат үүсэх анхны нөхцлөөс хамаардагтай холбоотой юм.

Ажлын уусмалыг эхлэлийн бодисын тооцоолсон хэмжээг холих замаар бэлтгэнэ. Киноны синтезийг 100 мл молибдений шилэн реакторт хийдэг. Нэгдүгээрт, кадми давсны тооцоолсон хэмжээг реакторт нэмж, дараа нь усан аммиак оруулж, нэрмэл ус нэмнэ. Дараа нь тиокарбамид нэмнэ. Уусмалыг хольж, фторопластик төхөөрөмжид бэхэлсэн бэлтгэсэн субстратыг нэн даруй дүрнэ. Субстратыг реакторт ажлын гадаргууг 15 - 20 ° өнцгөөр байрлуулна. Энэ мөчөөс эхлэн синтезийн үйл явцын хугацааг секундомер ашиглан тоолж эхэлдэг. Реакторыг сайтар хааж, U-10 термостатад байрлуулна. Синтезийн температурыг хадгалах нарийвчлал нь ± 0.01 ° C байна. Хэсэг хугацааны туршид шийдэлд ямар ч өөрчлөлт гарахгүй. Дараа нь уусмал нь үүлэрхэг болж, субстратын гадаргуу болон реакторын ханан дээр шар толин тусгал хальс үүсдэг. Түүний хадгалалтын хугацаа 60 минут байна. Хур тунадасыг 70 хэмийн температурт явуулдаг.

4.3 Хадгалсан хальсыг боловсруулах

Заасан синтезийн хугацаа дууссаны дараа реакторыг термостатаас салгаж, эзэмшигчтэй субстратыг зайлуулж, их хэмжээний (0.5-1.0 л) халаасан нэрмэл усаар угаана. Үүний дараа субстратыг эзэмшигчээс зайлуулж, субстратын ажлын гадаргууг (кино тавьсан хэсэг) нэрмэл усанд дэвтээсэн хөвөн ноосоор сайтар арчиж, тунадасыг арын хэсгээс зайлуулна. Дараа нь хальстай субстратыг дахин нэрмэл усаар угааж, чийгийн харагдахуйц ул мөрийг арилгах хүртэл шүүлтүүрийн цаасан дээр хатаана.

4.4 Дулаан боловсруулалт

Сайтар угааж, хатааж, субстратуудыг дараагийн үйл ажиллагаанд илгээнэ: дулааны боловсруулалт. Энэ нь стрессийг арилгах, хальсны цахилгаан шинж чанарыг сайжруулахын тулд PM-1.0-7 эсвэл PM-1.0-20 муфель зууханд хийгддэг. Процесс нь 400 ° C-ийн температурт 2 цаг үргэлжилж, дараа нь өрөөний температурт хөргөнө.

4.5 Au контактуудын вакуум хэрэглээ

Металл хальсыг хагас дамжуулагч төхөөрөмж, микро схемийг үйлдвэрлэхэд шулуутгахгүй (ом) контакт, түүнчлэн идэвхгүй бүрэлдэхүүн хэсэг (дамжуулагч зам, резистор, конденсатор, индуктор) болгон ашигладаг. Металл хальс үйлдвэрлэх гол арга нь төрөл бүрийн металл (хөнгөн цагаан, алт гэх мэт) -ийг вакуумд (вакуум дахь дулааны ууршилт) хуримтлуулах явдал юм, учир нь энэ нь олон давуу талтай: хуримтлуулах процессын цэвэр байдал, давтагдах чадвар, өндөр бүтээмж, ашиглах боломжтой. Хагас дамжуулагч хавтан дээр нэг буюу хэд хэдэн металлыг нэг үйлдлээр буулгаж, шүршсэн металл хальс ба вакуумыг хайлуулж исэлдэлтээс хамгаалах, шүрших үйл явцыг хянахад хялбар, маск ашиглан металл цацах үед янз бүрийн зузаан, тохируулгатай металл хальс авах боломжтой. .

Мөн шүрших ажлыг 6.5∙10 Па (5∙10-6 мм м.у.б) бүрээсний дор үлдэгдэл даралттай вакуум суурилуулалтанд хийдэг. Энэхүү даралтыг суурилуулсан бүрээсний доор ууршсан металлын атомууд болон үлдэгдэл хийн молекулуудын хооронд мөргөлдөхгүй байхаар сонгосон бөгөөд энэ нь эвдэрсэн бүтцийн хальс үүсэхэд хүргэдэг.

Хагас дамжуулагч төхөөрөмжийг үйлдвэрлэхдээ хагас дамжуулагч хавтан болон бусад субстрат дээр янз бүрийн хальсыг буулгахын тулд янз бүрийн дизайны шийдлээр бие биенээсээ ялгаатай вакуум хуримтлуулах суурилуулалтын хэд хэдэн загварыг ашигладаг, ялангуяа тагны доорх төхөөрөмж, түүнчлэн вакуум систем, үйл явцын параметрүүдийг хянах, ажиллах горимыг хянах цахилгаан хангамжийн систем, ууршилт, шүрших зориулалттай тээвэрлэх болон туслах төхөөрөмж.

Эдгээр суурилуулалтанд хальсыг дулааны хуримтлуулах, цацах, эсэргүүцэх ба электрон цацрагийн төхөөрөмжийг ионы бөмбөгдөлтөөр цацах төхөөрөмжийг ашигладаг. Зарим сул талуудыг үл харгалзан (галд тэсвэртэй материалыг ууршуулахад бэрхшээлтэй, өндөр инерци, хайлшийг ууршуулах явцад бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн харьцаа өөрчлөгддөг) электрон цацраг бүхий суурилуулалт, ялангуяа эсэргүүцэлтэй ууршуулагчийг ашиглахад хялбар тул хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлд өргөн ашигладаг. Тиймээс бид UVN-2M суурилуулалтын үндсэн загвар болох эсэргүүцэлтэй ууршуулагчтай суурилуулалтанд анхаарлаа хандуулах болно.

4.6 Бичлэг хийх

Өгөгдсөн хэмжээтэй чипсийг субстратаас хальсан дээр буулгаж, зураасаар хайчилж авдаг (нэг субстрат тутамд стандарт хугацаа 25 минут). Хагас автомат скрипт LCD 10.11 нь хагас дамжуулагч хавтан дээр тэмдэглэгээ хийх зориулалттай. Тэмдэглэгээтэй хавтанг гараар резинэн өнхрүүлэн эсвэл тусгай машин ашиглан эвддэг. Хагас автомат төхөөрөмжийг ширээн дээр суурилуулсан сансрын хувцасанд суурилуулсан бөгөөд энэ нь бичил уур амьсгалыг бий болгодог. Тэд хагас автоматаар ажилладаг бөгөөд скафандрын урд хананд хийсэн резинэн бээлий өмсдөг. Гэрэлтдэг ажлын байрсансрын хувцасны дээд хэсэгт суурилуулсан флюресцент чийдэн. Тэмдэглэгээг дүүжин тулгуурт суурилуулсан алмаазан зүсэгч ашиглан хийдэг.

кадми сульфидын электрофизик вакуум

4.7 “Чип” параметрийн гаралтын хяналт

Эхний ээлжинд чипс нь бүрхүүлийн чанарыг нүдээр шалгаж үздэг. Давхаргын жигд бус байдал, толбо, жигд бус байдал, наалдац муутай хэсгүүдийг тэмдэглэв.

Гаралтын хяналтыг K.50.410 суурилуулалтыг ашиглан гүйцэтгэдэг ("чип" тутамд 2 минут стандарт хугацаа).

5. Тооцооллын хэсэг

.1 Үүсгэх хилийн нөхцлийн тооцооCDS, CD(Өө) 2 баCDCN 2

Дараах анхны концентраци, моль/л-д хар тугалга сульфид, гидроксид, хар тугалга цианамидын тунадасжилтын хил хязгаарыг олох шаардлагатай.

0,4

Гидрохимийн синтез нь дараахь урвал дээр суурилдаг.

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

Урвалын холимогт дараахь цогц нэгдлүүд үүсэх боломжтой (Хүснэгт 1):

Хүснэгт 1 CdS, Cd(OH) 2, CdCN 2-ийн гидрохимийн тунадасжилтын нөхцөлийг тооцоолох эхний өгөгдөл.

Нийлмэл (нийлмэл ион)

α Me z + -г тооцоолъё, үүний тулд бид дараах илэрхийллийг ашиглана.

Энд α Me z + нь нийлмэл бус металлын ионуудын бутархай концентраци; L нь лигандын концентраци; k 1, k 1.2,…k 1.2… n - янз бүрийн нийлмэл хэлбэрийн металлын тогтворгүй байдлын тогтмолууд.

Аммиакийн системийн хувьд илэрхийлэл нь:
8,099∙10 -9

pC n =f (pH) графикийн хамаарлыг зуръя (Зураг 2).

Цагаан будаа. 2. Кадми сульфид, гидроксид, цианамид үүсэх хилийн нөхцөл.

График дээр үндэслэн бид энэ системд рН = 9.5-14, Cd(OH) 2 рН = 10.5-14 үед CdS хальс үүсэх боломжтой, CdCN 2 огт үүсдэггүй гэж дүгнэж болно.

Танилцуулга

Одоогийн байдлаар электрон технологид янз бүрийн зориулалтаар ашигласан материалын тоо хэдэн мянгад хүрч байна. Хамгийн ерөнхий ангиллын дагуу тэдгээрийг дөрвөн ангилалд хуваадаг: дамжуулагч, хагас дамжуулагч, диэлектрик, соронзон материал. Хамгийн чухал бөгөөд харьцангуй шинэ материалуудын дунд хагас дамжуулагч химийн нэгдлүүд байдаг бөгөөд тэдгээрийн дотроос A II B VI төрлийн нэгдлүүд шинжлэх ухаан, практикийн хамгийн их сонирхол татдаг. Энэ бүлгийн хамгийн чухал материалуудын нэг бол CdS юм.

CdS нь орчин үеийн IR технологийн гол тулгуур юм, учир нь түүний гэрэл мэдрэмтгий байдлын спектр нь хүрээлэн буй орчны бүх объект ялгаруулдаг атмосферийн тунгалаг байдлын цонхыг (8-14 микрон) хамардаг. Энэ нь түүнийг цэргийн хэрэг, экологи, анагаах ухаан болон хүний ​​үйл ажиллагааны бусад салбарт ашиглах боломжийг олгодог. Өнөөдөр CdS нь гидрохимийн аргаар хальс хэлбэрээр үйлдвэрлэгддэг.

Энэхүү сургалтын төслийн зорилго нь гидрохимийн аргаар 100 мянган нэгж/жилийн бүтээмжтэй CdS дээр суурилсан фоторезисторын мэдрэмтгий элементүүдийг үйлдвэрлэх төслийг хэрэгжүүлэх, түүнчлэн урьдчилсан тодорхойлоход зориулагдсан тооцооллын аргатай танилцах явдал юм. CdS, гидроксид, кадми цианамид үүсэх нөхцөл.

Кадми сульфидын шинж чанар

Cd - S системийн диаграммыг бүтээгээгүй байна. Энэ систем нь b (зургаан өнцөгт) ба c (куб) гэсэн хоёр хувилбартай нэг нийлмэл CdS-тэй. CdS нь байгальд греноккит, хаулейит эрдэс хэлбэрээр үүсдэг.

Кристал бүтэц

A II B VI төрлийн нэгдлүүд нь ихэвчлэн сфалерит эсвэл вурцитийн бүтцэд талсждаг. Сфалеритын бүтэц нь куб хэлбэртэй, B-3 төрлийн, сансрын бүлэг F4 3м (T d 2). Вурцитийн бүтэц нь зургаан өнцөгт хэлбэртэй, B-4 төрөл, сансрын бүлэг P 6 3 mc (C 6v 4). Эдгээр бүтэц нь хоорондоо маш төстэй бөгөөд тэдгээр нь эхний болон хоёр дахь зохицуулалтын бөмбөрцөгт ижил тооны атомуудтай байдаг - тус бүр 4 ба 12. Хоёр өөрчлөлтийн тетраэдр дэх атом хоорондын холбоо нь маш ойрхон байдаг.

Кадми сульфидийг сфалерит ба вурцитийн бүтэцтэй хоёуланг нь гаргаж авсан.

Термодинамик ба электрофизикийн шинж чанарууд

Кадми сульфид нь хувьсах найрлагын нэг талт фаз бөгөөд үргэлж илүүдэл кадми агуулдаг. 1350 ° C хүртэл халаахад кадми сульфид нь 180 ° C-д хайлуулахгүйгээр атмосферийн даралтанд шингэдэг; 1000 хэмээс дээш температурт кадми диссоциацийн зэрэг 85-98% хүрдэг. CdS үүсэх дулаан D H 298 0 = -34.71 ккал/моль.

Бэлтгэх, дулааны боловсруулалт хийх нөхцлөөс хамааран CdS-ийн шинж чанар өөр байж болно. Тиймээс кадмигийн уурын илүүдэлд ургасан талстууд нь стехиометрийн найрлагын нөхцөлд ургасан талстуудаас хамаагүй өндөр дулаан дамжуулалттай байдаг. Төрөл бүрийн хүчин зүйлээс хамааран CdS-ийн эсэргүүцэл нь өргөн хязгаарт (10 12-аас 10 -3 ом*м хүртэл) хэлбэлзэж болно.

Стехиометрийн хазайлт нь CdS-ийн цахилгаан шинж чанарт шийдвэрлэх нөлөө үзүүлдэг. Хүчилтөрөгчийг дээжинд оруулах нь цахилгаан дамжуулах чанарыг хүчтэй бууруулахад хүргэдэг. Оптик өгөгдлөөр тодорхойлсон CdS-ийн зурвасын зай нь 2.4 В байна. Кадми сульфид нь ихэвчлэн n төрлийн дамжуулалттай байдаг нь стехиометрийн найрлагатай харьцуулахад хүхрийн дутагдалтай байдаг.

Усанд кадми уусах чадвар нь ач холбогдолгүй: 1.5 * 10 -10 моль/л.

Шинэ бүтээлийг ашиглах боломжтой органик бус хими. Кристал кадми сульфид үйлдвэрлэх арга нь метал агуулсан нийлэг орчинд сульфат бууруулагч бактерийг байрлуулж, нэмэх явдал юм. шим тэжээл, үүнд витамин, давс, кофакторын уусмал орно. Тариалахдаа сульфат бууруулагч бактери Desulfovibrio sp. A2, мөн кадми ионуудын эх үүсвэр агуулсан синтетик орчин - кадми хлоридын уусмал. Синтетик орчинд кадми ионы агууламж 150 мг/л байна. Хөнгөн цагаан тугалган цаасыг тариалангийн саванд хийж, 28 градусын температурт 18 хоногийн турш тариалалт хийдэг. Тугалган цаас болон лонхны ёроолоос цуглуулсан кадми сульфидын талстыг агуулсан тунадасыг хатаана. Шинэ бүтээл нь кадми сульфидыг авах боломжтой болгодог хаягдал усметаллургийн үйлдвэрүүдийн шингэн хог хаягдлыг . 2 өвчтэй, 3 ширээ, 1 хуучин.

RF-ийн патентын зураг 2526456

Шинэ бүтээл нь сульфат бууруулдаг бактери (SRB) ашиглан металл агуулсан уусмалаас цэвэр кадми сульфид (CdS) гаргах аргатай холбоотой юм.

Санал болгож буй арга нь кадми зэрэг металлын ион агуулсан бохир уснаас цэвэр кадми сульфид, уул уурхай, боловсруулах металлургийн үйлдвэрүүдийн шингэн хаягдлаас гаргаж авах боломжтой. Санал болгож буй аргыг хэрэглэхдээ сульфид хэлбэрээр кадмийг сонгомол тунадасжуулах боломжтой. Энэ онцлог нь металлургийн үйлдвэрүүдийн шингэн хаягдал, бохир усыг кадми сульфид үйлдвэрлэх түүхий эдийн хоёрдогч эх үүсвэр болгон ашиглах боломжийг олгодог. Кадми сульфидыг хагас дамжуулагч лазерд ашигладаг бөгөөд фотоэлемент, нарны зай, фотодиод, LED, фосфор, урлагийн будаг, шил, керамикийн пигмент үйлдвэрлэх материал юм. Кадми сульфидын пигментүүд нь инженерийн хуванцар гэх мэт олон полимерт сайн температурын тогтвортой байдлын хувьд үнэлэгддэг. CdS талст дахь хүхрийн атомын нэг хэсгийг селенээр сольсноор ногоон-шараас улаан-ягаан хүртэл олон төрлийн будгийн өнгө авах боломжтой. Кадми сульфид нь өргөн зайтай хагас дамжуулагч юм. CdS-ийн энэ шинж чанарыг оптоэлектроникт, фотодетектор болон нарны зайн аль алинд нь ашигладаг. Бичлэг хийх сцинтилляторыг кадми сульфидын дан талстаар хийдэг энгийн бөөмсба гамма цацраг.

Байгальд кадми сульфид нь сфалерит (ZnS) ба смитсонит дээр шар өнгийн орд хэлбэрээр үүсдэг греноккит ба гаулиит эрдэс хэлбэрээр оршдог. Эдгээр ашигт малтмал нь байгальд өргөн тархаагүй тул кадми сульфидыг нийлэгжүүлэх замаар үйлдвэр, шинжлэх ухаан, техникийн ажилд ашигладаг.

Кадми сульфидыг химийн аргаар гаргаж авдаг - хүхрийг кадмигаар халаах эсвэл халах үед хүхэрт устөрөгчийг кадми, кадми исэл эсвэл хлоридоор дамжуулдаг. Нунтагласан кадми ба хар тугалга сульфид үйлдвэрлэх алдартай арга байдаг (RF патент, No 2203855, C01G 11/02, C01G 21/21, 2003). Шинэ бүтээл нь хайлсан давс дахь нунтаг материал үйлдвэрлэх аргуудтай холбоотой юм. Синтезийг хайлсан орчинд явуулдаг. Хайлсан орчин нь талст тиокарбамидаас үүсдэг ба металл агуулсан бүрэлдэхүүн хэсэг болгон усгүй кадми эсвэл хар тугалганы ацетат орно. Синтезийг эдгээр давсны аль нэгний нунтаг ба тиокарбамидийг тиокарбамидаас 2-4 дахин их хэмжээгээр хольж, цаашлаад 160-180°С-т 20-30 минут байлгана. Санал болгож буй аргаар олж авсан бүтээгдэхүүний практик гарц нь 95% -иас дээш байна. Нэмж дурдахад тэдгээр нь элементийн хүхрийн (3-4 жингийн%) хольцыг агуулдаг бөгөөд энэ нь бүтээгдэхүүний цаашдын хэрэглээнээс хамааран органик уусгагч (толуол, нүүрстөрөгчийн тетрахлорид гэх мэт) -ээр угааж арилгадаг. Энэ аргын сул тал нь үйлдвэрлэлийн эрчим хүчний хэрэглээ, тусгай, үнэтэй тоног төхөөрөмж ашиглах хэрэгцээ юм. Түүнчлэн химийн үйлдвэрлэл нь байгаль орчинд сөрөг нөлөө үзүүлдэг.

Klebsiella pneumonia болон Clostridium thermoaceticum нянгаар эсийн гадаргуу дээр кадми сульфидын талстууд үүсдэг нь мэдэгдэж байна (Aiking H. et al. Klebsiella aerogenes NCTC 418-д мөнгөн ус, кадми, хар тугалгын хоргүйжүүлэлт нь тасралтгүй өсгөвөрлөхөд // Appiol Environ // Appiol. 1985 оны 11-р сар;50(5 - P.1262-1267; П.Р. Смит нар. БАКТЕРИЙН ХАГАС ДАМЖУУЛАГЧ-СҮХЬФИДИЙН БӨӨМСИЙН ФОТофизик ба фотохимийн шинж чанар // Химийн нийгэмлэгийн сэтгүүл(8, 9).

K. уушгины хатгалгааны нянгийн гадаргуу дээр нийлэгжсэн CdS талстууд нь хэт ягаан туяаг үр дүнтэй шингээж, нянгийн хортой нөлөөллөөс хамгаалдаг. Далайн гүн дэх флюресцент бактери Pseudomonas aeruginosa нь эсийн хананд CdS талстыг үүсгэн хүрээлэн буй орчноос кадмийг зайлуулдаг (Wang C.L. et al. Кадмийг аэробик өсгөвөрт Pseudomonas aeruginosa-ийн шинэ омгийн аргаар зайлуулах // Microbiol.9.1, Appl. Environ. 63. - х.4075-4078). Кадми сульфидын талстуудын хэмжээ нь эсийн гаднах хэдэн арван микроноос эхлээд эсийн дотор эсвэл гадаргуу дээр хэдэн арван ангстром хүртэл байдаг. Организм байгаль орчны таагүй нөхцлийг тэсвэрлэхийн тулд кадми сульфидын талстууд нь зөвхөн тодорхой нөхцөлд үүсдэг.

Мэдэгдэж буй шинэ бүтээлд хамгийн ойр, хүрсэн үр дүн нь сульфат бууруулдаг бактери бүхий биореактор ашиглан бага концентрацитай кадми ионуудыг зайлуулах арга юм (Hiroshi H. et al. Removal of Low Concentrated Cadmium Ions using Fixed-bed Sulfate-Reducing Bioreactor with). FS Carrier // Японы Уул уурхай, материал боловсруулах хүрээлэнгийн сэтгүүл - 2003. - V.119, № 9. - х.559-563). Ионы бууралт хүнд металлуудБио зөөгч болгон ашиглаж байсан фиброз шаар дээр хөдөлгөөнгүйжүүлсэн сульфатыг бууруулдаг бактерийг ашиглан биореакторт уснаас үүссэн. Энэ процесст шингэн дэх сульфатын ионууд нь биологийн хувьд хүхэрт устөрөгч (H 2 S) болж хувирдаг бөгөөд энэ нь металлын ионуудтай урвалд орж, хэт нарийн металлын сульфидын тоосонцор үүсгэдэг. Дараа нь үүссэн хэсгүүд нь реакторын дээд хэсэгт тээвэрлэгчийн гадаргуу дээр хуримтлагдаж, хүнд металлын ионууд болон тэдгээрийн сульфидууд хуримтлагддаг. 6 мг/л кадмигаар бохирдсон усыг тасралтгүй цэвэршүүлэхэд 30 орчим хоногийн хугацаанд бараг бүрэн устгасан.

Энэхүү мэдэгдэж буй аргын сул тал нь түүнийг хэрэглэх нь зөвхөн орчинд кадми ионуудын бага концентрацитай байх боломжтой бөгөөд талст кадми сульфид үүсдэггүй явдал юм.

Энэхүү шинэ бүтээлийн зорилго нь бусад металлын сульфидын хольц агуулаагүй, кадми ионы өндөр агууламжтай (150 мг/л хүртэл) уусмалаас сульфат бууруулагч бактерид тэсвэртэй, талст кадми сульфид гаргах аргыг боловсруулах явдал юм. кадми ионуудын өндөр концентраци.

Кадми ионуудад өндөр тэсвэртэй SRB-ийг металл агуулсан бохир усыг дуурайлган синтетик орчинд байрлуулж, шим тэжээл, түүний дотор витамин, давс, кофактор, лактат, натрийн сульфидын уусмалыг нэмж, термостат, цаашлаад тариалах замаар асуудлыг шийдэж байна. хатаах, гэхдээ загвараас ялгаатай нь кадми ионуудад тэсвэртэй SRB ашиглаж, хөнгөн цагаан тугалган цаасыг орчинд нэмж, 18 хоногийн турш 28 хэмийн температурт тариалалт хийдэг.

Тариалалт нь синтетик орчинд (Хүснэгт 1 - нийлэг орчны найрлага) бактерийн өсөлтийг өдөөдөг шим тэжээлийг нэмдэг. Бактерийн өсгөвөр тарихаас өмнө нийлэг орчинд шим тэжээл, хоёр валент кадми нэмнэ. Шим тэжээлийн найрлага, тэдгээрийг нэмэх дарааллыг 2-р хүснэгтэд үзүүлэв. Витаминаас бусад бүх шим тэжээлийг 1 атм-д 30 минутын турш автоклавт хийнэ. Витаминыг бактерийн шүүлтүүр (0.20 микрон) ашиглан шүүж ариутгана.

Тариалалт нь савны эзэлхүүний 10% -тай тэнцэх хэмжээний тарилга (SRB өсгөвөр) бүхий тугалган цаас бүхий ариутгасан саванд хийгддэг. Тарилттай савыг дээд тал руу нь нийлэг тэжээлээр дүүргэдэг (бүх нэмэлт тэжээлтэй). Орчны рН-ийг NaHCO 3 уусмалаар 7.0-7.8 болгож тохируулна. Лонхыг хөнгөн цагаан таглаагаар хааж, битүүмжилж, 28 градусын температурт термостатад хийнэ. Кадми сульфидын талст үүсэх нь тугалган цаас болон хэсэгчлэн лонхны ёроолд үүсдэг. Тариалсны дараа тунадасыг тугалган цаас болон савны ёроолоос центрифугийн аргаар цуглуулж, агаарт хатаана. Шинэ бүтээлийг лабораторийн нөхцөлд хэрэгжүүлэх жишээг доор өгөв.

SRB Desulfovibrio sp-ийн цэвэр өсгөвөр. A2-ийг 150 мгCd/л концентрацитай хоёр валент кадми агуулсан синтетик орчинд болон хөнгөн цагаан тугалган цаасаар өсгөвөрлөв. Кадми сульфидын талстыг тугалган цаас болон 120 мл-ийн савны ёроолд хэсэгчлэн гаргаж авсан. Хөнгөн цагаан тугалган цаас бүхий хуруу шилийг 2.2 цагийн турш 160 градусын температурт ариутгагчинд хуурай дулаанаар ариутгасан.

Тариалалтыг өмнө нь 30 минутын турш хэт ягаан туяагаар халдваргүйжүүлсэн ариутгасан ламинар бүрээсээр хийсэн. Тариалахын өмнө синтетик орчин (Хүснэгт 1) буцалгаад дараа нь урсгал усны дор хурдан хөргөнө. хүйтэн усууссан хүчилтөрөгчийг зайлуулах. Тасалгааны температурт хөргөсөн орчинд шим тэжээлийг (хүснэгт 2) (1 литр тутамд) дараах дарааллаар нэмнэ: витамин (2 мл), давсны уусмал (10 мл), кофакторын уусмал (1 мл), органик субстрат - лактат (1). .6 мл), NaHCO 3 уусмал (рН-ийг 7.0-7.8 болгож тохируулсан), натрийн сульфидын уусмал (2 мл). Кадми (100 мл ус тутамд CdCl 2 × 2.5H 2 O 2 г) уусмалыг 1 литр нийлэг орчинд 16.72 мл-ийн хэмжээгээр нэмсэн (ингэснээр 150 мг/л орчинд кадмигийн концентраци байсан). хүрсэн).

Нэмэлт бүхий 50 мл орчим синтетик орчин, 10 мл тарилга (нянгийн өсгөвөр) зэргийг тугалган цаастай шилэн саванд хийж, дараа нь дээд хэсэгт нь нэмнэ. Ариутгасан зүү ашиглан резинэн таглааг хуруу шилний ирмэг хүртэл нунтагласан бөгөөд энэ нь агаарт хүчилтөрөгч нэвтрэх магадлалыг бууруулдаг. Тариалалтын төгсгөлд шилийг хөнгөн цагаан таглаагаар хааж, лонхыг оёдлын машинаар битүүмжилж, термостатыг 28 ° C температурт байрлуулна. Кадми сульфидын талсжилт 10 хоног тариалсны дараа 18 хоног тариалсны дараа эхэлдэг, кадми сульфид бүрэн талсдаг. Үүссэн тунадасыг тугалган цаас болон савны ёроолоос центрифугийн аргаар цуглуулж, агаарт хатаана. Үүссэн тунадасны масс 0.38 г байна.

Үүссэн хурдаснуудыг сканнерийн электрон микроскоп (EDAX ECON IV анализатортой Филипс SEM515) ашиглан судалсан. Кристал фазыг Shimadzu XRD 6000 дифрактометр ашиглан рентген фазын шинжилгээгээр тодорхойлсон.

Сканнерийн электрон микроскопоор тодорхойлсон талстуудын хэмжээ 50-300 μм, Зураг 1 - Desulfovibrio sp тариалалтын явцад олж авсан хурдасны микрографи (SEM). 18 хоногийн турш Cd ион (150 мг/л) байгаа үед A2, харгалзах emf. Desulfovibrio sp омгийг тариалах замаар олж авсан тунадас. А2 нь кадми, хүхэр, төмөр, хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгч, натри агуулсан бөгөөд нүүрстөрөгч болон хүчилтөрөгч нь дээжийг тавьсан нүүрстөрөгчийн субстратаас гарч ирдэг. Элементүүдийн харьцааг 3-р хүснэгтэд үзүүлэв - Desulfovibrio sp тариалалтын явцад олж авсан хурдасны элементийн найрлага. 18 хоногийн турш Cd ион (150 мг/л) байгаа нөхцөлд A2 (C ба O элементүүд нь дээжийг тавьсан субстратаас гардаг).

Рентген фазын шинжилгээг ашиглан хурдас судлахдаа 18 хоногийн дотор талст кадми сульфид үүссэнийг харуулсан (Зураг 2 - Cd (150 мг/л) анхны концентрацитай үед Desulfovibrio sp. A2-ийг тариалснаар олж авсан хурдасны дифракцийн загвар. ) 18 хоногийн турш дифракцийн хэв маягийн тэмдэглэгээ: CdS - кадми сульфид).

Инкубацийн явцад тарилга нэмэлгүйгээр олж авсан хяналтын хурдасуудад талст фаз ажиглагдаагүй бөгөөд гол элементүүд нь кадми ба хүчилтөрөгч байв. Бидний санал болгож буй аргад уул уурхай, боловсруулах металлургийн үйлдвэрүүдийн хаягдал ус, шингэн хаягдлыг кадми сульфид үйлдвэрлэх нийлэг орчин болгон ашиглах боломжийг тусгасан.

Хүснэгт 1
Урвалж	Концентраци, мг/л
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 л
* - мл/л

Хүснэгт 2
Шийдэл (1 литр синтетик орчинд хэрэглэх хэмжээ)
	Урвалж	Төвлөрөл
	4-аминобензой хүчил	4 мг/л
	Биотин (витамин H)	1 мг/л
	Никотиний хүчил (витамин В 5)	10 мг/л
1. Витамин (2 мл/л)	Кальцийн пантотенат (витамин В 3)	5 мг/л
	Пиридоксин дигидрохлорид (витамин В 6)	15 мг/л
	Цианокобаламин (витамин В 12)	5 мг/л
	Тиамин (витамин В 1)	10 мг/л
	Рибофлавин (витамин В 2)	0.5 мг/л
	Фолийн хүчил	0.2 мг/л
	KH 2 PO 4	20 г/л
	NH4Cl	25 г/л
2. Давсны уусмал (10 мл/л)	NaCl	100 г/л
	KCl	50 г/л
	CaCl2	11.3 г/л
	H2O	1 л
3. Кофакторын уусмал (1 мл/л)	NaOH	4 г/л
	Na 2 SeO 3 × 5H 2 O	6 мг/л
	Na 2 WO 4 × 2H 2 O	8 мг/л
4. Лактатын уусмал (1.6 мл/л)
	Лактат	40%
5. Na 2 S уусмал (2 мл/л)
	Na 2 S×9H 2 O	4.8 гр

Хүснэгт 3
Элемент	Жингийн хэсэг (Wt%)	Атомын хэсэг (At%)
ХАМТ	7,56	15,1
О	2,75	4,1
На	0,41	0,4
С	23,3	44,5
CD	64,7	35,4
Fe	1,28	0,5

Шинэ бүтээлийн томьёо

Тариалангийн явцад сульфат бууруулагч бактерийг витамин, давс, кофакторын уусмал агуулсан нийлэг орчинд металл агуулсан нийлэг орчинд байрлуулж талст кадми сульфид гаргаж авах арга. A2, кадми ионы эх үүсвэр агуулсан нийлэг орчин ашиглах - кадми хлоридын уусмал, нийлэг орчинд кадми ионы агууламж 150 мг/л байхад хөнгөн цагаан тугалган цаасыг тариалах саванд хийж, тариалалт хийдэг. 28°С-ийн температурт 18 хоног, тугалган цаас болон савны ёроолоос цуглуулсан кадми сульфидын талст агуулсан тунадасыг хатаана.

Кадми сульфид нь нимгэн хальсан хагас дамжуулагч материалын хамгийн өргөн судлагдсан нэг юм. Нарны зайг үйлдвэрлэхэд чанарын хувьд тохирсон давхаргын тунадасыг ашиглан гүйцэтгэдэг янз бүрийн арга. Үүнд: вакуум ууршилт, атомжуулалт, дараа нь пиролиз, ион цацах, молекулын цацраг ба хийн эпитакси, бараг хязгаарлагдмал эзэлхүүнтэй хийн тээвэрлэлтийн хуримтлал, химийн уурын хуримтлал, дэлгэцэн дээр хэвлэх, уусмалын хуримтлал, аноджуулалт, электрофорез зэрэг орно.

3.2.7.1 Бүтцийн шинж чанар

Вакуум ууршилтаар гаргаж авсан, нарны зай үүсгэх зориулалттай хальс нь ихэвчлэн 15...30 мкм зузаантай байдаг ба тэдгээрийн тунадасжилтыг 200 градусын субстратын температурт 0.5...3 мкм/мин хурдаар гүйцэтгэдэг. ..250°С ба ууршуулагчийн температур 900...1050°С байна. Эдгээр нөхцөлд хальснууд нь вуртцит бүтцэд талсжиж, (002) хавтгай нь параллель, с тэнхлэг нь субстратын гадаргуутай перпендикуляр байхаар чиглэгддэг. Зурагт үзүүлсэн шиг. 4.2, хальснууд нь багана тус бүр нь тусдаа ширхэгийг төлөөлдөг булчирхайлаг бүтэцтэй. Ийм хальсан дахь ширхэгийн хэмжээ нь ихэвчлэн 1-ээс 5 μм хооронд хэлбэлздэг боловч 10 μм хүртэл хэмжээтэй том ширхэгтэй байдаг. Нимгэн хальс нь буруу чиглүүлсэн жижиг үр тарианаас бүрддэг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Киноны талст бүтэц, бичил бүтэц нь хуримтлуулах явцад субстратын температур ихээхэн нөлөөлдөг.

Ванкар нар, Дас нар вакуум ууршилтаар олж авсан хальсны бүтцийн шинж чанар нь субстратын температураас хамааралтай болохыг судалж, кристаллографийн бүтэц, параметрүүдийг олж тогтоосон. болор торхальс нь ихэвчлэн тэдгээрийн хуримтлалын температураар тодорхойлогддог. Тасалгааны температураас 150 ° C-ийн температурт субстратын температурт авсан хальс нь сфалерит бүтэцтэй байдаг бол 170 ° C ба түүнээс дээш субстратын температурт хальс нь вуртцит бүтэцтэй талсждаг. 150-аас 170 ° C-ийн температурт хальс нь сфалерит ба вурцитийн холимогоос бүрдэх хоёр фазын бүтэцтэй байдаг. Тунадасжилтын температур 200 ° C-тай тэнцүү буюу түүнээс дээш үед үр тарианы чиглэлтэй хальс үүсдэг. Кино хуримтлуулах температурыг нэмэгдүүлэх нь үр тарианы хэмжээг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. Киноны гадаргуугийн тэгш бус байдлын хэмжээсүүд нь эхлээд субстратын температур нэмэгдэх тусам нэмэгдэж, дараа нь 150 ° C-аас дээш температурт багасдаг бөгөөд энэ нь давтан ууршилтаас үүдэлтэй байж магадгүй юм. 200 ° C-аас дээш температурт хадгалсан хальснаас бүрхүүлүүд олдсон.

100...800 микрон хүртэл хэмжээтэй мөхлөгүүдийг авахын тулд Fraaz et al дахин талстжуулсан хальсыг урсгах замаар дулааны боловсруулалтаар гаргаж авсан хальсны булчирхайлаг бичил бүтэц ажиглагдсан. Amit-ийн үр дүнгээс үзэхэд хальсны зузаан нэмэгдэхийн хэрээр үр тарианы томрол ажиглагдаж, тэдгээрийн давуу чиглэлийн түвшин нэмэгдэж, түүнчлэн ууршуулагчийн чиглэлд с тэнхлэгийн чиг баримжаа нэмэгдэж байна; Үүнээс гадна гадаргуугийн тэгш бус байдлын хэмжээ нэмэгддэг. Холл кинонд тунадасны дараа нэн даруй мөхлөгүүдийн с тэнхлэг нь ердийн гадаргуугаас субстратын гадаргуу руу дунджаар 19 ° өнцгөөр хазайдаг болохыг тэмдэглэжээ. Дундаж утгатай харьцуулахад в тэнхлэгийн хазайлтын өнцгийн тархалтын муруй нь гөлгөр хэлбэртэй, дээд тал нь хагаст тохирсон түвшинд тархалтын хагас өргөн нь 10...12° байна. 190 ° С-ийн температур, өндөр даралтын температурт хальсыг дараагийн дулааны боловсруулалтын үр дүнд хагас хамгийн их түвшинд заасан хуваарилалтын хагас өргөн нь 3 ° хүртэл буурдаг.

Цэнг электрон микроскопийн судалгааны үр дүнд үндэслэн вуртцит бүтэцтэй хальсны дээд давхаргад налуу хилтэй мөхлөгүүд агуулагддаг бөгөөд тэдгээрийн буруу чиглэлийн өнцөг нь 9-40° хооронд хэлбэлздэг гэж дүгнэжээ. Тарианы хилийн гол хэсэг нь хоорондоо параллель байна. Даре, Парик нар бүтцийн эрэмбийн зэрэг, болор торны төгс байдал, чанар зэргийг тэмдэглэв.

Ромео нар хоёр ууршуулагч ашиглан хуримтлагдсан хальсны шинж чанарт атомын концентрацийн харьцааны нөлөөг судалсан. Зохиогчид тэр кинонуудыг үзүүлсэн өндөр чанартайөргөн хүрээний концентрацийн харьцаагаар авч болно, гэхдээ 1.5-ийн харьцаа нь хамгийн сайн үр дүнг өгдөг. Нэмж дурдахад, нэмэлт бодисын концентраци (энэ тохиолдолд индий) уусах чадварын хязгаарт хүрсэн хальс нь илүү төгс талст бүтэцтэй байдаг.

Шүрших, дараа нь пиролиз хийх замаар олж авсан хальсны талстографийн шинж чанар, микро бүтцэд нөлөөлдөг хамгийн чухал үзүүлэлт бол тунадасжуулах явцад субстратын температур юм. Гэсэн хэдий ч үр тарианы хэмжээ, тэдгээрийн чиглэлийн зэрэг (хэрэв эмх цэгцтэй бүтэц ургасан бол) нь шүршиж буй уусмалд агуулагдах давсны найрлага, катион ба анионуудын концентрацийн харьцаа зэрэг бусад олон хүчин зүйлээс хамаарна. , түүнчлэн нэмэлт бодисын төрөл.

Цагаан будаа. Зураг 3.14 нь субстратын температур, хальсны зузаан, нэмэлт бодис, субстрат дээрх бусад давхаргууд байгаа эсэх, хальсны чиг баримжаа олгох зэрэгт үзүүлэх нөлөөг харуулсан болно байгальд байгаа бөгөөд ижил төстэй хуримтлалын нөхцөлд янз бүрийн зохиолчид кино авсан байна янз бүрийн чиглэлдчиг баримжаа. Цууны хүчлийн давсны уусмалыг ашиглан хадгалсан хальс нь маш нарийн ширхэгтэй байдаг. Хлоридын уусмалыг ашиглах үед с тэнхлэгийн тодорхой чиглэлтэй том ширхэгүүд үүсдэг. Ихэвчлэн, дараа нь пиролиз нь цацах олж авсан хальс нь, үр тарианы хэмжээ нь зарим зохиогчдын мэдээлснээр, энэ нь хүрч болно гэх мэт хольц нь үр тарианы томрох хувь нэмэр оруулах; уусдаггүй хольцууд, тухайлбал, ямар ч их хэмжээний концентрацитай байдаг нь хальсыг дахин талстжуулахаас сэргийлж, үр тарианы хэмжээ огцом буурч, тэдгээрийн давуу талыг зөрчихөд хүргэдэг.

Үр тарианы хил дээр хур тунадасны улмаас хальсны гадаргуу нь лабиринт бүтэцтэй болдог. Нэмэлтгүй кадми сульфид болон хольцтой хальсны гадаргуугийн рельефийг Зураг дээр үзүүлэв. болон Bube дараа нь цацах замаар хадгалсан кино гэдгийг анхаарна уу

(скан харахын тулд товшино уу)

бага ба өндөр температурт субстрат дээр пиролиз хийж, сфалерит ба вурцитийн бүтцэд талсждаг. Гэсэн хэдий ч Banerjee et al.-ийн үзэж байгаагаар үүссэн болор бүтцийн төрөл нь хальсны хуримтлалын температураас хамаардаггүй. Энэ аргаар олж авсан хальсны өвөрмөц шинж чанар нь субстрат дээр өндөр наалддаг, жижиг зузаантай ч гэсэн тасралтгүй байх явдал юм.

Ион цацах аргыг ашиглан хадгалсан хальсны хувьд илүү өндөр зэрэгтэйвакуум ууршилтаар олж авсан хальстай харьцуулахад в тэнхлэгийн чиглэл. Нэмж дурдахад ижил зузаантай, ионы цацралтаар үүссэн хальс нь бага хэмжээний нүх сүв агуулдаг. Эдгээр хальс нь ихэвчлэн жижиг ширхэгтэй байдаг, гэхдээ тэдгээр нь багана хэлбэртэй байдаг. Ионы шүрших явцад үүссэн хальс нь субстратын гадаргуугийн хэвийн хэмжээтэй харьцуулахад с тэнхлэгийг давамгайлсан зургаан өнцөгт бүтэцтэй талстждаг. Пил, Мюррей нар хальсан дээр буулгах ийм аргын тусламжтайгаар өсөлтийн явцад баригдсан ионжуулсан хийн хэсгүүдийг агуулдаг бөгөөд ялгадас нь өдөөгддөг. Митчелл нар бараг хаалттай эзэлхүүн дэх хийн тээвэрлэлтийн хуримтлалыг ашиглан ижил мужид ширхэгийн хэмжээтэй 1...3 мкм зузаантай хальсыг олж авсан бөгөөд үр тарианы хэмжээ болон субстратын температурын хоорондын хамаарлыг олж чадаагүй байна. мужид Ёшикава, Сакай нарын үр дүнгээс үзэхэд субстратын температур нь энэ аргаар хуримтлагдсан хальсны гадаргуугийн морфологид нөлөөлдөг бөгөөд гөлгөр гадаргууг олж авахын тулд субстратыг өндөр температурт халаах шаардлагатай. Гэсэн хэдий ч маш өндөр температурт сахалтай болор өсөлт ажиглагдаж байна. Бараг хаалттай эзэлхүүн дэх хальсыг хийн тээвэрлэх явцад тэдгээрийн болор торны с тэнхлэг нь субстратын хавтгайд бараг перпендикуляр чиглэгддэг.

Эпитаксиаль хальсыг нугасны гадаргуу дээр молекулын цацрагийн эпитаксаар ургуулсан хальс нь вуртцит бүтэцтэй бөгөөд сфалеритээр хийсэн субстратуудыг ашиглахдаа сфалерит бүтэцтэй байдаг. Хийн эпитаксийн аргыг ашиглан зургаан өнцөгтийн нэг талст давхаргууд

талстуудын (111), (110) ба (100) нүүрэн дээрх өөрчлөлтүүд нь дараахь төрлийн гетероэпитаксиаль өсөлтийг тэмдэглэв.

Уусмалаас үүссэн хальс нь жижиг үр тарианаас бүрддэг бөгөөд хальсны өсөлтийн хурд буурч, ванны температур нэмэгдэхэд том ширхэгүүд үүсдэг. Ийм аргаар ургуулсан хальсны бүтэц нь хуримтлуулах нөхцлөөс хамааран өөрчлөгдөж болно. Нийлмэл нэгдэл агуулсан уусмалаас гаргаж авсан хальс нь тунадасжуулах процессын параметрүүдийг өөрчлөх үед сфалерит, вуртцит эсвэл холимог бүтэцтэй талстжиж, уусмалыг ашиглах үед. нарийн төвөгтэй нэгдлүүдүргэлж субстраттай перпендикуляр в тэнхлэг бүхий вуртцит бүтэцтэй хальс үүсэхэд хүргэдэг.

3.2.7.2 Цахилгаан шинж чанар

Тунадасжилтын нөхцөлийг өөрчлөх нь вакуум ууршилтаар үүссэн хальсны цахилгаан шинж чанарыг эрс өөрчилдөг бөгөөд нарны зайд ашиглагддаг эсэргүүцэлОм см ба тээвэрлэгчийн концентраци. Кино нь үргэлж - төрлийн дамжуулалттай байдаг бөгөөд энэ нь хүхрийн сул орон зай, кадми их хэмжээгээр агуулагдах зэргээс шалтгаалан найрлага нь стехиометрээс хазайсантай холбоотой юм. Тээвэрлэгчийн хөдөлгөөн нь . Хэмжилтийн үр дүнгээс үзэхэд вакуум ууршилтаар хуримтлагдсан хальсан дахь цөөнхийн тээвэрлэгчдийн тархалтын урт нь 0.1-0.3 μм хооронд хэлбэлздэг. Киноны өсөлтийн хурд нэмэгдэж, хальсны зузаан нэмэгдэх тусам зөөвөрлөгчийн концентраци нэмэгддэг 1113]; энэ тохиолдолд эсэргүүцлийн зохих бууралт ажиглагдаж байна.

Цахилгаан шинж чанархальс нь ууршилтын явцад атомын концентрацийн харьцаа, түүнчлэн нэмэлт бодис байгаа эсэхээс ихээхэн хамаардаг. 1.5-ийн концентрацийн харьцаатай тунадасжилтын явцад шингэсэн хальс нь хамгийн өндөр цахилгаан болон бүтцийн шинж чанараараа ялгагдана. Зурагтай тэнцүү индийн агууламжтай киноны хувьд зөөвөрлөгчийн хөдөлгөөнтэй Ом см-т хүрэх эсэргүүцлийн бага утгыг авсан. Зураг 3.15-т тээвэрлэгчдийн эсэргүүцэл ба хөдөлгөөнт байдлын концентрацийн харьцаанаас хамаарлыг харуулав.

Цагаан будаа. 3.15. Вакуум ууршилтаар олж авсан ба индиумаар баяжуулсан хальсан дахь эсэргүүцэл ба зөөвөрлөх чадварын уурын урсгалын концентраци дахь атомын концентрацийн харьцаанаас хамаарал.

вакуум ууршилтаар хуримтлагдсан өөр өөр концентрацитай хоёр хальсны хувьд. Ван улам бүр нэмэгдсээр байгааг мэдээлэв массын хэсэгойролцоогоор тээвэрлэгчдийн концентраци бараг гурван дарааллаар нэмэгдэж, тэдний хөдөлгөөн мэдэгдэхүйц нэмэгдэх хүртэл. Допантын агууламж өндөр байх үед тээвэрлэгчдийн концентраци нэмэгдэхгүй бөгөөд тэдний хөдөлгөөн бага зэрэг буурдаг. Гэсэн хэдий ч индий допингийн бага түвшинд кинонууд нь онцлог шинж чанартай байдаг бага утгуудтээвэрлэгчийн төвлөрөл ба хөдөлгөөнт байдал. Доптой хальсыг (индийн агууламж -2% -ийн агууламжтай) буулгах явцад тээвэрлэгчдийн концентраци ба тэдгээрийн хөдөлгөөнийг Зураг дээр үзүүлэв. 3.16, өргөн температурын хязгаарт субстратын температураас маш сул хамааралтай. Зэсээр хийсэн хальсыг допинг хийх нь эсрэг үр дүнд хүргэдэг - тээвэрлэгчийн концентраци буурч, эсэргүүцлийг хэд хэдэн дарааллаар нэмэгдүүлдэг. Үүнээс гадна электроны хөдөлгөөн багасдаг.

Хэд хэдэн зохиогчид вакуум ууршилтаар үүссэн хальсан дахь цэнэг зөөгч тээвэрлэлтийн механизмыг судалжээ. Даппи, Кассинг нар киноны цахилгаан шинж чанарын онцлогийг хүхрийн сул орон зайнаас үүдэлтэй ижил төрлийн гүний түвшний давамгайлсан нөлөөлөлтэй холбодог. Эдгээр түвшний энергийн шинж чанарыг хүхрийн сул орон тоогоор тодорхойлдог бөгөөд хэрэв тэдгээрийн агууламж бага байвал орон нутгийн түвшин

Цагаан будаа. 3.16. Салангид ууршилтаар олж авсан нэмэлтгүй ба инди агуулсан хальсны зөөвөрлөгчийн концентраци ба хөдөлгөөнт байдлын субстратын температураас хамаарах хамаарал.

дамжуулалтын зурвасын ирмэгээс ойролцоогоор зайлуулснаар сул орон зайны өндөр концентрацитай үед хольцын зурвас үүсдэг гэж мэдээлсэн. Dare болон Wig нар нээсэн эрчим хүчний түвшинИдэвхжүүлэлтийн энергитэй ба Бубе нь ууршуулах замаар олж авсан, гүехэн донорын агууламжтай хальсанд гэрэлтүүлэг байхгүй үед 200-330 К-ийн температурт электрон концентраци нь температураас бараг хамааралгүй болохыг тэмдэглэжээ. Электрон концентрацийн температурын хамаарлаас олдсон идэвхжүүлэх энерги нь 0.11-0.19 эВ-ийн хооронд хэлбэлзэхийн өмнөх экспоненциал хүчин зүйлтэй тэнцүү байдаг тээвэрлэгчийн хөдөлгөөний температурын хамаарлаас хамааран янз бүр байна. Энэ аргаар хадгалсан хальсанд цэнэг зөөгчийг шилжүүлэх үйл явцад ихээхэн нөлөөлдөг бүтцийн шинж чанарТэгээд электрофизик шинж чанаруудмөхлөг хоорондын хил хязгаар. Ууршсаны дараа хальс нь гэрэлд мэдрэмтгий байдаггүй. Гэсэн хэдий ч зэсийн атомыг хальсанд оруулсны дараа (тархалтаар) мэдэгдэхүйц гэрэл дамжуулах чанар ажиглагдаж, нөхцөл байдалд өндөр түвшинфото өдөөлтийн үед электроны концентраци бага, хөдөлгөөн нь зэс агуулаагүй хальстай харьцуулахад өндөр байдаг.

Шүрших, дараа нь пиролиз хийх замаар олж авсан хальсны цахилгаан шинж чанарыг голчлон үр тарианы хил дээрх хүчилтөрөгчийн химисорбцийн үйл явцын онцлог шинж чанараар тодорхойлдог бөгөөд энэ нь хоёулангийнх нь бууралт дагалддаг.

тээвэрлэгчдийн төвлөрөл, хөдөлгөөн. Хүхрийн сул орон зай байгаа тул ийм хальс нь үргэлж -type дамжуулалттай байдаг бөгөөд тэдгээрийн эсэргүүцэл нь маш өргөн хүрээнд өөр өөр байж болох ба найм хүртэлх тооны дарааллаар ялгаатай байдаг. Агаар дахь хальсыг дараа нь зөөлрүүлэх нь тэдгээрийн эсэргүүцлийг ойролцоогоор нэмэгдүүлж, хүчтэй фото дамжуулагчийн дүр төрхийг бий болгодог. Зохиогчийн лабораторид хийсэн хэмжилтийн дагуу гэрлийн эх үүсвэрийг эрчимтэй асаасанаас хойш ойролцоогоор 1 мс дараа хальсны дамжуулалт хэд хэдэн удаа нэмэгддэг. Киноны вакуум задралын үр дүнд тэдгээрийн эсэргүүцэл нь буурч, фото дамжуулалт нь мөн унтардаг бөгөөд энэ нь хүчилтөрөгчийн химисорбци ба десорбцийн үйл явцын эргэлт буцалтгүй байгааг харуулж байна. Киноны эсэргүүцлийн температурыг нөхөх температураас хамаарлыг Зураг дээр үзүүлэв. 3.17, a.

Нарийвчилсан туршилтын судалгааКинонд электрон дамжуулах үйл явцын параметрүүдийг хэд хэдэн зохиогчид хийсэн. Ма, Буеб нар хальсны тунадасжилтын температураас хамаарч цахилгаан дамжуулах чанар, тээвэрлэгчийн концентраци болон тэдгээрийн хөдөлгөөнт өөрчлөлтийн хэлбэлзлийн шинж чанарыг олж илрүүлсэн. Киноны хөргөлтийн хурд (тэдгээрийн өсөлтийн төгсгөлд) химисорбцийн кинетикт нөлөөлдөг тул электрон дамжуулах үйл явцад нөлөөлдөг. Шүрших, дараа нь пиролиз хийх замаар үйлдвэрлэсэн хальсыг судалсан Квок, Сью нар зузаан нь нэмэгдэхийн хэрээр үр тарианы хэмжээ ихсэх тусам харанхуй концентраци, зөөвөрлөгчдийн хөдөлгөөн нэмэгддэг болохыг тэмдэглэжээ. Зураг дээр. Зураг 3.17b-д гэрэлтүүлэг байгаа болон байхгүй үед зөөгчийн концентраци ба хөдөлгөөнт хальсны зузаанаас хамаарах хамаарлыг харуулав. Холл эффект ба термо-эмфийн хэмжилт. -тай. Гэрэлтсэн дээжинд гэрлийн нөлөөн дор тээвэрлэгчдийн концентраци эсвэл хөдөлгөөнт байдал, магадгүй хоёр параметр зэрэг өөрчлөгдөж байгааг харуулж байна. Тэдгээрийн аль нь илүү их өөрчлөгдөх нь одоогийн урсгалын процесст хуримтлагдсан хальсны бичил бүтцийн шинж чанар (үр тарианы хэмжээ) болон дулааны боловсруулалт (химисорбуулсан хүчилтөрөгч байгаа эсэх) харьцангуй нөлөөллөөс хамаарна. Хэмжилтийн дагуу шүрших, дараа нь пиролиз хийх замаар олж авсан хальсан дахь нүхний тархалтын урт нь 0.2...0.4 мкм байна.

Ион цацах замаар тунадасны дараа хальс нь 108 Ом-см хүрдэг өндөр эсэргүүцэлтэй байдаг. Хамтарсан шүрших нь 1 Ом-см-ийн эсэргүүцэлтэй, тээвэрлэгчийн хөдөлгөөнтэй ойролцоогоор тэнцүү хэмжээтэй хальс үүсгэдэг.

Цагаан будаа. 3.17. Шүрших, дараа нь пиролиз, вакуум болон янз бүрийн хийн агаар мандалд баяжуулах явцад хуримтлагдсан хальсны харанхуй эсэргүүцлийн температурын хамаарал (a). А цэг нь тунадас дууссаны дараа хальсны эсэргүүцэл, вакуум дахь хальсны эсэргүүцлийн өөрчлөлтийн муруй, вакуум эсвэл инертийн хийн уур амьсгалд янз бүрийн температурт хэмжсэн хальсны эсэргүүцлийн муруйг тодорхойлно. вакуум дахь хальсны тасалгааны температурт хэмжсэн эсэргүүцлийн цэг.

Шүрших замаар олж авсан хальсны зузаан, дараа нь гэрэл, харанхуйд пиролиз хийх замаар зөөвөрлөгчдийн хөдөлгөөн ба концентрацийн хамаарал.

Лихтенштайгер нь нүхний хөдөлгөөнтэй төрлийн хольцтой хальсыг олж авсан (хэмжилтийн дагуу атомын агууламж ойролцоогоор . Ионы цацалтаар хуримтлагдсан хольцгүй хальснаас ялгаатай нь нэмэлт бодис агуулсан хальсны эсэргүүцэл сул байдаг. цахилгаан шинж чанарын хувьд ион цацах замаар олж авсан хальснууд нь хүчтэй цахилгаан талбайн дамжуулалтын хэмжилтийн үр дүнг тайлбарлахын тулд Пул-Френкелийн эффектийг ашигладаг хадгалуулсан кинонуудад.

ион цацах ба өндөр хөдөлгөөнт зөөгчийг ашиглан электронуудын тархалтын урт нь

Уусмалаас химийн тунадасжилтаар гаргаж авсан хальс нь төрлийн цахилгаан дамжуулах чадвартай бөгөөд тэдгээрийн эсэргүүцэл нь вакуумд баяжуулсны дараа . Эсэргүүцлийн энэхүү бууралт, мөн шүрших замаар үүссэн хальсны шинж чанар нь хүчилтөрөгчийн шингээлттэй холбоотой юм. Агаар эсвэл хүчилтөрөгчийн орчинд хальсыг дараа нь халаах нь эсэргүүцлийн анхны утгыг сэргээхэд хүргэдэг. Паваскар нар туршилтын өгөгдлөөр гэрэлтүүлсэн дээжинд тээвэрлэгчдийн концентраци ойролцоогоор тэнцүү бөгөөд тэдгээрийн хөдөлгөөн нь ойролцоогоор тэнцүү байна. Агаарт хатгасны үр дүнд уусмалаас хуримтлагдсан хальс нь өндөр гэрэл мэдрэмтгий чанарыг олж авдаг. Дэлгэцээр хэвлэсэн хальснууд нь гэрэлд мэдрэмтгий чанар өндөртэй байдаг ба гэрэлтүүлэг байхгүй ба байгаа үед эсэргүүцлийн харьцаа (цацрагийн эрчм нь тэдний хувьд электрофорезоор хуримтлагдсан хальс нь доторх эсэргүүцэлтэй байдаг).

Эпитаксиаль хальс нь маш өндөр зөөвөрлөгчийн хөдөлгөөнөөр тодорхойлогддог. Бараг хаалттай эзэлхүүнтэй химийн тээвэрлэлтийн урвалын үед GaAs субстрат дээр эпитаксиаль хэлбэрээр хуримтлагдсан хальсны цахилгаан шинж чанар нь тэдгээрийн өсөлтийн нөхцлөөс, ялангуяа субстратын температураас ихээхэн хамаардаг. Субстратын температур нэмэгдэхийн хэрээр тээвэрлэгчийн концентраци экспоненциалаар нэмэгддэг. Энэ нь мөн электронуудын хөдөлгөөнийг нэмэгдүүлдэг. Хүлээн авсан хөдөлгөөнт байдлын хамгийн их утга нь субстратын температур өөрчлөгдөхөд хальсны эсэргүүцэл нь . Молекулын цацрагийн эпитаксаар хуримтлагдсан нэмэлтгүй эпитаксиаль хальс нь температур нэмэгдэхийн хэрээр экспоненциалаар буурдаг эсэргүүцэлтэй бөгөөд 1.6 эВ-ийн идэвхжүүлэлтийн энергиэр тодорхойлогддог. Индий агуулсан хальсанд зөөвөрлөгчдийн концентраци, тэдгээрийн хөдөлгөөнт байдал нь - Уурын фазаас химийн аргаар гаргаж авсан эпитаксиаль хальс нь тунадасны дараа шууд эсэргүүцэлтэй байдаг. Агаар мандалд эсвэл 400 ° C-ийн температурт хальсыг зөөлрүүлэх нь утгын эсэргүүцлийг бууруулахад хүргэдэг. Өндөр эсэргүүцэлтэй киноны зөөвөрлөгчийн хөдөлгөөн нь

Цагаан будаа. 3.18. Гурван өөр субстратын температурт вакуум ууршилтаар олж авсан хальсны хугарлын болон шингээлтийн индексийн спектрийн хамаарал. 1 - өрөөний температур;

3.2.7.3 Оптик шинж чанар

Киноны оптик шинж чанар нь тэдгээрийн бичил бүтэц, улмаар тунадасжилтын нөхцлөөс ихээхэн хамаардаг. Ууршилтын явцад гөлгөр цацруулагч хальс үүсдэг боловч зузаан нь ихсэх тусам гадаргуугийн рельеф нь барзгар болж, зузаан хальснаас цацрагийн тусгал нь ихэвчлэн сарнисан байдаг. Квая, Томлин нар ууршилтаар хуримтлагдсан хальсны тусгал, дамжуулалтыг хэмжиж, гадаргуу дээрх цацрагийн тархалтын нөлөөг харгалзан 0.25...2.0 мкм долгионы уртад тэдгээрийн оптик тогтмолыг тодорхойлсон.

Хүлээн авсан үр дүнгийн шинжилгээ (3.18-р зургийг үз) нь 2.42...2.82 эВ-ийн энергитэй гэрлийн шингээлт нь шууд оптик шилжилт дагалддаг бөгөөд 2.82 эВ-ээс дээш энергитэй үед шууд болон шууд бус шилжилтүүд боломжтой болохыг харуулж байна. Утга нь хальсыг буулгах үед субстратын температураас хамаарна. Том ширхэгийн өсөлтийг хангадаг субстратын өндөр температурт хальсны хугарлын илтгэгч нь нэг талст материалын үнэ цэнийн шинж чанарт ойртдог. Ионы цацалтыг ашиглан бүтээгдсэн хальс нь талбайтай гэнэтийн өөрчлөлтзурвасын завсарт тохирсон 0.52 μм орчим долгионы урттай дамжуулалт. Спектрийн урт долгионы бүсэд кино нь өндөр тунгалаг чанартай байдаг. Шүрших, дараа нь пиролиз хийх замаар үйлдвэрлэсэн хальсанд зурвасын завсар ба үндсэн шингээлтийн зурвасын ирмэгийн спектрийн байрлал нь бичил бүтцээс хамаардаггүй. Сарнисан гэрлийн эзлэх хувь, тиймээс хальсны ил тод байдал

Цагаан будаа. 3.19. Янз бүрийн нөхцөлд шүрших, дараа нь пиролиз хийх замаар хуримтлагдсан хальсны дамжуулалтын спектрийн хамаарал - субстратын температур; киноны зузаан; атомын концентрацийн харьцаа

Зурагт үзүүлсний дагуу тодорхойлно. 3.19, тэдгээрийн зузаан, субстратын температур ба концентрацийн харьцаа нь хальсны зузаан нэмэгдэхийн хэрээр цацрагийн сарнисан тусгал давамгайлж байгаа боловч өндөр температурт ургасан хальсанд (мөхлөгийн хэмжээ, тэдгээрийн чиг баримжаа зэргээс шалтгаална) сулардаг. Маш их өндөр температуртунадасжилт (илүү их магадлалтай, хальсны өсөлтийн кинетикт мэдэгдэхүйц өөрчлөлт гарч, үүний үр дүнд гадаргуу нь барзгар болж, цацраг туяа цацдаг.

Берг нар шүрших, дараа нь пиролиз хийх замаар хуримтлагдсан хальсны бүтэц, морфологийн онцлог шинж чанар нь долгионы уртад үр дүнтэй шингээлтийн коэффициентийг их хэмжээгээр үүсгэдэг болохыг тэмдэглэжээ. зурвасын зайнаас бага энерги . Уусмалаас хуримтлагдсан хальсны хувьд оптик шингээлтийн ирмэг нь их хэмжээний кадми сульфидын талстуудын долгионы урттай ижил бүсэд байрладаг. Гэсэн хэдий ч нарийн ширхэгтэй бүтэцтэй хальсаар гэрлийн сарнисан тархалтаас болж энэ бүс дэх шингээлтийн коэффициентийн спектрийн хамаарал нь илүү хавтгай, жигд хэлбэртэй байдаг.

3.2.7.4 Хайлшин хальс...

Хайлшны хальсны бүтэц, цахилгаан, оптик шинж чанарт тэдгээрийн найрлага хамгийн ихээр нөлөөлдөг. Хайлшин хальсыг вакуум ууршилт, шүрших, дараа нь пиролиз, ион цацах замаар үйлдвэрлэдэг. Дүрмээр бол харьцангуй концентрацийн бүх боломжит мужид тэдгээр нь хатуу уусмал үүсгэдэг бөгөөд тунадасжуулах аргаас үл хамааран хайлшны хальс хүртэлх концентрацид вуртцит бүтцэд талсждаг. Хэрэв концентраци 80% -иас давсан бол хальс нь куб сфалерит бүтэцтэй болно. Баяжуулсан үед хальс нь эдгээр бүтцийн өөрчлөлтийн аль алинд нь талстждаг. Доорх концентрацид вакуум ууршуулах замаар хальсыг буулгах тохиолдолд в тэнхлэгтэй вуртцит болор тор үүснэ. хавтгайд перпендикулярсубстрат.

Ванкар нар ууршилтаар олж авсан хальсны болор бүтцийн төрөл ба торны параметрүүд нь тэдгээрийн хуримтлалын температураар тодорхойлогддог болохыг тогтоожээ. Торны параметр a нь хальсны найрлага дахь өөрчлөлтүүдээр жигд өөрчлөгддөг (Зураг 3.20, а-г үз). Кейн нар вуртцит ба куб фазын хольцтой эдгээр найрлагад зургаан өнцөгт бүтцийн талстографийн хавтгай (002) ба куб бүтцийн (111) хоорондын зай ижил байна. Тиймээс аливаа хайлшийн найрлагын хувьд куб бүтэц нь тооцоогоор тодорхойлогддог зургаан өнцөгт эсийн a ба c-тэй тэнцүү параметрүүдээр тодорхойлогддог. Хайлшны хальсны болор торны параметрүүд ба тунадасжилтын температурын хоорондын хамаарал нь металлын атомын илүүдэлтэй холбоотойгоор тэдгээрийн найрлага нь стехиометрээс хазайсантай чанарын хувьд тайлбарлагддаг.

Шүрших, дараа нь пиролиз хийх замаар олж авсан, тэдгээр нь найрлагаас хамааран аажмаар өөрчлөгддөг. Ийм байдлаар хуримтлагдсан хайлшин хальс нь нэг талст фазыг (зургаан өнцөгт эсвэл куб) төлөөлдөг бөгөөд тэдгээрийн төрлийг хальсны найрлагаар тодорхойлдог. Вакуум ууршилтаар хуримтлагдсан хайлшин хальснаас ялгаатай нь шүрших замаар олж авсан хальсны болор бүтцийн шинж чанар нь тунадасжилтын температураас хамаардаггүй. Цайрын концентраци нь хальснаас бага байх үед

Цагаан будаа. 3.20. г.Холбоцын оптик зурвасын параметрээс хамаарах хамаарал.

цацах, гэрэлтүүлэг байхгүй үед тэдгээрийн цахилгаан дамжуулах чанарын утгын харьцаа нь цэвэр кадми сульфидын хальсанд 104, цэвэр цайрын сульфидын хальсанд 1 байна. Эдгээр үр дүнг Зураг дээр үзүүлэв. 3.20, б. Эдгээр киноны харанхуй эсэргүүцэл нь концентраци нэмэгдэх тусам нэмэгддэг. Шаржны үр дүнд хайлшны хальсны эсэргүүцэл буурч, зурагнаас харж болно. 3.20 В, цэвэршүүлэх нөлөө нь цэвэр хальсанд хамгийн их байдаг бөгөөд энэ нь ач холбогдолгүй юм

Хайлшин хальсны оптик шинж чанаруудын хувьд тэдгээр нь найрлагын өөрчлөлтөөр жигд өөрчлөгддөг. Ямар ч найрлагатай хальс нь "шууд цоорхой" хагас дамжуулагч бөгөөд цэвэрээс цэвэр рүү шилжих үед хамтлагийн завсарын найрлагаас хамаарах хамаарлыг Зураг дээр үзүүлэв. 3.20 гр, шугаманаас ялгаатай. Хайлш дахь концентраци нэмэгдэхийн хэрээр зурвасын ялгаа ажиглагдаж байгаа нь нарны зайн хэлхээний нээлттэй хэлхээний хүчдэлийг нэмэгдүүлэхэд хувь нэмэр оруулдаг.

Бусад зарим металлын сульфид (усанд уусдаггүй), жишээлбэл, төмөр (II), манган, цайр нь хүчиллэг уусмалаас тунадас үүсгэдэггүй, учир нь тэдгээр нь шингэрүүлсэн эрдэс хүчилд уусдаг тул тунадасны хувьд устөрөгчийн сульфид биш, харин. аммонийн (эсвэл натрийн) сульфидыг ашигладаг.

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

Зарим уусдаггүй сульфид нь аммонийн сульфид эсвэл аммонийн полисульфидын илүүдэл уусмалд уусдаг (үүсэлтийн улмаас нарийн төвөгтэй давс), бусад нь - үгүй.

2 S 3 (тундас) + 3 (NH 4) 2 S = 2 (NH 4) 3 (уусмал)

Өмнө нь сульфидын хүхэрт устөрөгч эсвэл аммонийн сульфидын нөлөөн дор уусмалаас гарах шинж чанарыг (мөн нэг валентын катионуудын сульфид эсвэл полисульфидын илүүдэл уусмалд уусгах, уусгахгүй байх) шинж чанарыг чанарын шинжилгээнд идэвхтэй ашигладаг байсан. ба металлын хольцыг ялгах (устөрөгчийн сульфидын шинжилгээний аргууд). Түүнээс гадна аналитик химийн металлын катионуудыг хүхэрт устөрөгч, аммонийн сульфидын уусмал, полисульфидын нөлөөн дор байгаа үйлдлээс хамааран бүлэгт ангилдаг (мэдээжийн хэрэг, энэ нь катионуудыг аналитик химийн ангилдаг цорын ганц шалгуур биш байсан. үндсэн).

Өнөө үед устөрөгчийн сульфидын шинжилгээний аргууд нь бараг хамааралгүй болсон, учир нь устөрөгчийн сульфид нь хортой байдаг. Түүнээс гадна устөрөгчийн сульфид нь зөвхөн хортой төдийгүй хор хөнөөлтэй байдаг. Эхэндээ устөрөгчийн сульфидын (ялзарсан өндөг) өвөрмөц үнэр нь бага концентрацид ч тод мэдрэгддэг боловч устөрөгчийн сульфид удаан хугацаагаар өртөх үед устөрөгчийн сульфидын үнэр туршилтанд мэдрэгддэггүй. Үүний үр дүнд та өөрөө ч мэдэлгүйгээр хүхэрт устөрөгчийн аюултай түвшинд өртөж болно. Өмнө нь аналитик химийн лабораторийн хичээлд устөрөгчийн сульфидтэй ажиллах нь ихэвчлэн тохиолддог байсан.

Олон жилийн туршид аналитик химич нар устөрөгчийн сульфид ба сульфидыг орлуулах аргыг (устөрөгчийн сульфидын аналитик аргууд гэж нэрлэдэг) гаргаж ирж чадсан. Үүнээс гадна аналитик хими нь физик-химийн болон багажийн аргуудшинжилгээ.

Би металлын давс, устөрөгчийн сульфидын уусмалаас уусдаггүй сульфид авахаар шийдсэн. Сонголт нь зэс, кадми дээр унасан (мөн мөнгөн усны тухай санаа бас байсан, гэхдээ би үүнийг орхисон, учир нь мөнгөн ус багатай, энэ нь металл хэлбэртэй байсан). Туршилтыг гудамжинд хийсэн. Гэртээ устөрөгчийн сульфидтэй ажиллах нь камиказегийн үйл ажиллагаа юм. Үүнийг зөвхөн утааны яндан байгаа тохиолдолд л зөвшөөрнө.

Би зэсийн сульфат, кадми ацетат (хоёулаа "С" шалгуур) авсан. Давсыг бүлээн усанд уусгана. Эхлээд зэсийн сульфатыг устөрөгчийн сульфидээр эмчилсэн. Туршилтын хоолой нь CuS зэсийн сульфидын хар ширхэгээр хурдан дүүрсэн. Би туршилтын хоолойг хэсэг хугацаанд орхиод алхав (бүтгий мартаарай - устөрөгчийн сульфид хортой!). Намайг очиход би туршилтын хоолойд шингэний оронд уусмал, тунадас зэрэг харанхуй эмх замбараагүй байдлыг олж мэдэв.

Би зэсийн дараа хийн гаралтын хоолойг зайлж, кадми руу орлоо. Шингэний дээд хэсэгт ханан дээр кадми сульфидын шар хальс хурдан үүссэн. Удалгүй уусмал нь ширхэгээр бүрхэгдсэн байв. Тэр дахин холдов. Арван таван минутын дараа тэр ирж, туршилтын хоолойд шар улбар шар өнгийн толбо үүссэнийг олж мэдэв. Энэ бол кадми сульфид CdS юм.

Кадми нь хоруу чанартай хэдий ч кадми сульфидыг үзэсгэлэнтэй өнгө, гэрлийн бат бөх чанар, химийн эсэргүүцэлтэй тул өнөөг хүртэл пигмент болгон ашигладаг. Заримдаа кадми сульфид ба селенид Cd(S, Se)-ийн хоорондох хатуу уусмалыг ашигладаг: пигмент дэх селен ба хүхрийн харьцааг өөрчилснөөр түүний өнгө өөрчлөгдөж болно.

__________________________________________________