RU2783294C1 - Способ получения фоточувствительных пленок сульфида свинца - Google Patents
Способ получения фоточувствительных пленок сульфида свинца Download PDFInfo
- Publication number
- RU2783294C1 RU2783294C1 RU2022103882A RU2022103882A RU2783294C1 RU 2783294 C1 RU2783294 C1 RU 2783294C1 RU 2022103882 A RU2022103882 A RU 2022103882A RU 2022103882 A RU2022103882 A RU 2022103882A RU 2783294 C1 RU2783294 C1 RU 2783294C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- films
- mol
- lead sulfide
- reaction mixture
- lead
- Prior art date
Links
- XCAUINMIESBTBL-UHFFFAOYSA-N Lead(II) sulfide Chemical compound [Pb]=S XCAUINMIESBTBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 23
- 229910052981 lead sulfide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 229940056932 lead sulfide Drugs 0.000 title claims abstract description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 6
- YDRWXKNFHCZTJF-UHFFFAOYSA-N 2-(3,4-dimethoxyphenyl)-N-methylethanamine;hydroiodide Chemical compound [I-].C[NH2+]CCC1=CC=C(OC)C(OC)=C1 YDRWXKNFHCZTJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 229940107816 ammonium iodide Drugs 0.000 claims abstract description 27
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 53
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N Thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 17
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 16
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 14
- HRXKRNGNAMMEHJ-UHFFFAOYSA-K Trisodium citrate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O HRXKRNGNAMMEHJ-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 13
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 claims description 13
- 239000011778 trisodium citrate Substances 0.000 claims description 13
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 claims description 12
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 3
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 abstract description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 3
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 23
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 20
- 229910052949 galena Inorganic materials 0.000 description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 10
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 8
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 6
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 5
- GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L Sodium sulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])=O GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L cacl2 Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 4
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- -1 ammonium halide salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000001235 sensitizing Effects 0.000 description 3
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 3
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L Nickel(II) chloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N Nickel(II) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 description 2
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate Chemical compound [Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 description 2
- 235000010265 sodium sulphite Nutrition 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- WWNBZGLDODTKEM-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenenickel Chemical compound [Ni]=S WWNBZGLDODTKEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GUWSLQUAAYEZAF-UHFFFAOYSA-L Lead(II) acetate Chemical compound O1C(C)=O[Pb]21O=C(C)O2 GUWSLQUAAYEZAF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- AIYYMMQIMJOTBM-UHFFFAOYSA-L Nickel(II) acetate Chemical compound [Ni+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O AIYYMMQIMJOTBM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L Nickel(II) sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000004 White lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000000996 additive Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BWKOZPVPARTQIV-UHFFFAOYSA-N azanium;hydron;2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylate Chemical compound [NH4+].OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC([O-])=O BWKOZPVPARTQIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 150000001661 cadmium Chemical class 0.000 description 1
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 150000004770 chalcogenides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 235000013861 fat-free Nutrition 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 150000002258 gallium Chemical class 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940046892 lead acetate Drugs 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229940078494 nickel acetate Drugs 0.000 description 1
- 229940053662 nickel sulfate Drugs 0.000 description 1
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative Effects 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible Effects 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral Effects 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области полупроводникового материаловедения и может быть использовано в изделиях оптоэлектроники, работающих в ближней инфракрасной области спектра, лазерной и сенсорной технике. Способ получения фоточувствительных пленок сульфида свинца на диэлектрических подложках заключается в том, что в реакционную смесь для получения пленок PbS, содержащую соль свинца (II), цитрат натрия, гидроксид аммония, иодид аммония и тиомочевину, дополнительно вводят соль никеля с концентрацией 0.0005-0.004 моль/л при одновременном снижении в реакционной смеси содержания иодида аммония до 0.15 моль/л. Изобретение обеспечивает увеличение фоточувствительных свойств пленок сульфида свинца. 1 ил., 8 пр.
Description
Изобретение относится к технологии получения оптоэлектронных материалов, а именно к получению фоточувствительных пленок сульфида свинца, используемых для изготовления фотодетекторов инфракрасного излучения.
Фоточувствительные пленки сульфида свинца получают как с использованием физических методов: термическое вакуумное испарение, молекулярная эпитаксия, сплавление свинца и серы, так и путем химического осаждения из водных растворов. Одним из перспективных методов синтеза пленок PbS в настоящее время является гидрохимическое осаждение, отличающееся технологической простотой и легкой управляемостью процесса. Одним из распространенных приемов обеспечения требуемых фоточувствительных свойств осаждаемых слоев сульфида свинца является введение в реакционную смесь оксидантов и различных легирующих добавок, которые в процессе синтеза оказывают значительное влияние на процесс зародышеобразования, индукционный период, морфологию, состав пленок и, как следствие, на их полупроводниковые и функциональные свойства [Курбатов Л.Н. Очерк истории приемников инфракрасного излучения на основе халькогенидов свинца// Вопросы оборонной техники. 1995. Сер. 11. В. 3(146), 4(147). С. 3. 1996. В. 1-2. С. 3].
В работах [V.M. Simic, Z.B. Marinkovich. Influence of impurities on photosensitivity of chemically deposited lead sulfide layers. J. Infrared Phys. 1968. Vol.8. No.8. P.189-195. Z.B. Marinkovich, V.M. Simic. Influence of conditions of PbS layers preparation on their short wavelength limit of transmission and grain size. J. Infrared Phys. 1970. Vol.10. No.4. P.187-190] исследовалось влияние различных добавок на фоточувствительность осажденных тиомочевиной слоев PbS. Авторами было установлено, что введение в реакционную смесь SnCl2, SbCl3, As2O3 приводит к увеличению индукционного периода процесса осаждения и вместе с этим к росту величины фотоответа образцов более, чем на порядок. Указанные соединения в щелочной среде в присутствии тиомочевины образуют сульфосоли, растворимые в воде, увеличивая длительность начальной стадии формирования сульфидной пленки. Влияние продолжительности индукционного периода на фоточувствительность пленок авторы связывают с накоплением в слоях в течение индукционного периода некоторого количества среднего и основного карбоната свинца, образующихся в результате поглощения щелочной реакционной смесью CO2 из воздуха. Эти соединения создают акцепторные уровни в решетке PbS с возбуждающей энергией 0.21 эВ, создающие «ловушки» для электронов, оптимизируя, таким образом, концентрацию носителей, что приводит к росту фоточувствительности пленок сульфида свинца.
Известен способ получения фоточувствительных слоев сульфида свинца, основанный на его осаждении на изолирующую подложку из раствора, содержащего соль свинца, тиомочевину, щелочь, этиловый спирт, сульфит натрия и нитрат марганца (см. пат. США №3595690, кл. 117-211, опубл. 1971 г.). Для приготовления осаждаемого раствора использовались две ванны. В первой ванне готовился раствор, содержащий щелочной раствор соли свинца, а второй раствор содержал тиомочевину, сульфит натрия и 0.5 мл 0.1 молярного раствора нитрата марганца. Затем полученные растворы сливали вместе в реактор, в котором и проводилось осаждение фоточувствительного слоя в течение 5-30 мин. Основной недостаток данного способа - большая величина постоянной времени фотопроводимости получаемых слоев. При этом величина интегральной чувствительности в ИК-области спектра не всегда удовлетворяет потребностям современной ИК-аппаратуры.
В работе [Маскаева Л.Н. и др. Влияние допантов на функциональные свойства химически осажденных пленок PbS// Бутлеровские сообщения 2017. Т. 51, № 7. С. 115-125] для получения фоточувствительных пленок сульфида свинца в цитратно-аммиачную реакционную смесь в качестве допирующих агентов вводили соли кадмия, меди (II), железа (II), галлия, магния. Было показано, что при введении в реакционную смесь солей магния, кальция, галлия до концентрации 1.0 ммоль/л повышается вольт-ваттная чувствительность пленок PbS к видимому и ИК-излучению в 3-4 раза по сравнению со слоями, полученными без легирующих добавок.
Введение в качестве легирующей добавки соли кальция, по мнению авторов [Л.Н. Маскаева, Е.В. Мостовщикова, В.Ф. Марков, В.И. Воронин. Структурные, оптические и фоточувствительные свойства пленок PbS, осажденных в присутствии CaCl2// ФТП. 2018. Т. 53. Вып. 2. С.174-180], оказывает значительное влияние на фотоэлектрические свойства пленок PbS. Тонкие пленки сульфида свинца осаждали из водных растворов с использованием ацетата свинца, цитрата натрия, водного раствора аммиака, йодида аммония и тиомочевины. Легирование проводилось хлоридом кальция (CaCl2) в интервале от 0 до 5 ммоль/л. Авторы пришли к выводу, что введение в реакционную смесь соли кальция оказывает на пленку сульфида свинца существенное сенсибилизирующее действие. С увеличением содержания в реакционной смеси концентрации CaCl2 вольт-ваттная чувствительность пленок увеличивается с 27 до 41 В/Вт для чувствительных элементов 5×5 мм. Приведенные значения вольт-ваттной чувствительности все же заметно уступают предъявляемым к PbS требованиям для создания ИК-детекторов и значениям пороговых фотоэлектрических характеристик для лучших коммерческих образцов.
В работе [Марков В.Ф., Шнайдер А.В., Миронов М.П., Дьяков В.Ф., Маскаева Л.Н. Получение высокочувствительных к ИК-излучению пленок PbS, осажденных из галогенидсодержащих растворов// Перспективные материалы. 2008. No3. С.28-32], которая была взята нами в качестве прототипа, фоточувствительные слои PbS получали с помощью химического осаждения из реакционной ванны, содержащей соль свинца (0.05 моль/л), тиомочевину (0.7 моль/л), цитрат натрия (0.4 моль/л), гидроксид аммония (5.0 моль/л) и добавки солей галогенидов аммония (NH4Cl, NH4Br, NH4I) в количестве до 0.4 моль/л. Осаждение проводилось на диэлектрические подложки из ситалла. Галогеносодержащие добавки резко увеличивают величину фотоответа пленок сульфида свинца, который возрастает в ряду NH4Cl < NH4Br < NH4I. Введение в реакционную ванну указанных солей, замедляя скорость осаждения сульфида свинца за счет образования слаборастворимых соединений, изменяет состав, морфологию и текстуру осаждаемых пленок и приводит к их сенсибилизации к излучению в ближней ИК-области спектра. Допированные галогенид-ионами пленки за счет эффекта самокомпенсации носителей обладают квазисобственным типом проводимости до относительно низких рабочих температур. Авторам, благодаря введению галогенидов аммония в реакционную смесь удалось добиться более высоких значений вольт-ваттной чувствительности по сравнению с образцами, синтезированными в других условиях. Наиболее высокие значения вольт-ваттной чувствительности были получены для химически осажденных пленок PbS при содержании в реакционной смеси 0.25 моль/л иодида аммония. Она составила около 1200 В/Вт при облученности 3·10−4 Вт/см2 от источника АЧТ 573K.
Отметим, что требования, предъявляемые в настоящее время к фотоприемникам для ближнего спектрального ИК-диапазона, диктуют необходимость создания приборов на основе сульфида свинца, обладающих близкими к предельным значениям фотоэлектрическими характеристиками, а также и малой величиной постоянной времени. При этом фотодетекторы должны обладать высокими значениями фоточувствительности в широком температурном диапазоне как при работе в комнатных условиях, так и при относительно глубоком охлаждении.
Основным недостатком способа приведенного в качестве прототипа является неудовлетворительная фоточувствительность получаемых пленок, связанная с неоптимальной концентрацией носителей в них, а также относительно малой толщиной слоя при осаждении в присутствии галогенсодержащих добавок, которые обуславливают, с одной стороны, изменение полупроводниковых характеристик пленок, а с другой - снижают поглощение принимаемого излучения.
Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является улучшение фотоэлектрических характеристик осаждаемых пленок сульфида свинца.
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является увеличение фоточувствительности пленок сульфида свинца по отношению к видимому и инфракрасному излучению.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Способ получения тонких пленок сульфида свинца, фоточувствительных в ближнем инфракрасном диапазоне, включающий осаждение их из водного раствора смеси соли свинца, цитрата натрия, гидроксида аммония, тиомочевины, иодида аммония, отличающийся тем, что с целью увеличения фоточувствительных свойств пленок в реакционную смесь дополнительно вводят соль никеля в количестве от 0.0005 до 0.004 моль/л при одновременном снижении содержания иодида аммония до 0.15 моль/л.
Изобретение характеризуется ранее неизвестными из уровня техники существенными признаками, заключающимися в том, что:
- реакционная смесь для осаждения пленок сульфида свинца содержит соль никеля в качестве допанта, что способствует формированию в составе пленок примесной фазы сульфида никеля в виде островковых образований на микрокристаллах PbS, наличие которых способствует созданию ловушек для неосновных носителей заряда и повышает фоточувствительность;
- содержание иодида аммония по сравнению с прототипом было уменьшено на 40% (0.15 против 0.25 моль/л), что создает возможность существенно увеличить толщину осаждаемых пленок и, соответственно, повысить поглощение ими принимаемого излучения, способствуя тем самым росту их фотоответа.
Совокупность вышеперечисленных признаков позволяет достичь технического результата, заключающегося в увеличении фоточувствительности пленок сульфида свинца, обуславливая таким образом улучшение его эксплуатационных характеристик.
Процесс синтеза пленок сульфида свинца в общем виде может быть реализован следующим образом.
Предварительно в стеклянном реакторе готовят реакционную смесь из водных растворов соли свинца (II), цитрата натрия, гидроксида аммония, иодида аммония, тиомочевины, а также соли никеля с рассчитанными концентрациями. В полученную реакционную смесь с помощью фторопластового держателя погружают подготовленную подложку из диэлектрического материала. Реактор устанавливают в жидкостный термостат, нагретый до 353 K. После осаждения пленки ее тщательно промывают дистиллированной водой и высушивают на воздухе, затем измеряют вольт-ваттную чувствительность. Измерение проводили на экспериментальном стенде К54.410, где в качестве источника излучения использовалось АЧТ 573K, обеспечивающее облученность в плоскости прибора 3 10-4 Вт/см2. Устанавливаемое напряжение смещения на образце составляло 25 В/мм.
Пример 1.
Предварительно в реакторе готовят реакционную смесь, состоящую из водных растворов соли свинца (II), цитрата натрия, гидроксида аммония, иодида аммония, соли никеля, тиомочевины с рассчитанными концентрациями. При этом концентрация хлорида никеля в растворе составляла 0.0005 моль/л, а содержание иодида аммония 0.15 моль/л. Далее в полученный раствор погружали обезжиренную подложку из диэлектрического материала. Процесс осаждения пленки в реакторе проходил в течение 90 минут при температуре 353 К. После промывки и сушки измеренная вольт-ваттная чувствительность пленки составила 1580 В/Вт.
Пример 2.
Предварительно в стеклянном реакторе готовят реакционную смесь из водных растворов соли свинца (II), цитрата натрия, гидроксида аммония, иодида аммония, соли никеля, тиомочевины с рассчитанными концентрациями. При этом концентрация нитрата никеля в растворе составляла 0.001 моль/л, а содержание иодида аммония 0.15 моль/л. Далее в полученный раствор с помощью фторопластового держателя погружали обезжиренную подложку из диэлектрического материала. Процесс осаждения пленки в реакторе проходил в течение 90 минут при температуре 353 К. После промывки и сушки измеряли вольт-ваттную чувствительность пленки, значение которой составило 3270 В/Вт.
Пример 3
Предварительно в стеклянном реакторе готовят реакционную смесь из водных растворов соли свинца (II), цитрата натрия, гидроксида аммония, иодида аммония, соли никеля, тиомочевины с рассчитанными концентрациями. При этом концентрация ацетата никеля в растворе составляла 0.002 моль/л при содержании иодида аммония 0.15 моль/л. Далее в полученный раствор с помощью фторопластового держателя погружали обезжиренную подложку из диэлектрического материала. Процесс осаждения пленки в реакторе проходил в течение 90 минут при температуре 353 К. После промывки и сушки измеряли вольт-ваттную чувствительность пленки, значение которой составило 3600 В/Вт.
Пример 4.
Предварительно в стеклянном реакторе готовят реакционную смесь из водных растворов соли свинца (II), цитрата натрия, гидроксида аммония, иодида аммония, соли никеля, тиомочевины с рассчитанными концентрациями. При этом концентрация сульфата никеля в растворе составляла 0.003 моль/л при содержании иодида аммония 0.15 моль/л. Далее в полученный раствор с помощью фторопластового держателя погружали обезжиренную подложку из диэлектрического материала. Процесс осаждения пленки в реакторе проходил в течение 90 минут при температуре 353 К. После промывки и сушки измеряли вольт-ваттную чувствительность пленки, значение которой составило 3420 В/Вт.
Пример 5.
Предварительно в стеклянном реакторе готовят реакционную смесь из водных растворов соли свинца (II), цитрата натрия, гидроксида аммония, иодида аммония, соли никеля, тиомочевины с рассчитанными концентрациями. При этом концентрация хлорида никеля в растворе составляла 0.004 моль/л при содержании иодида аммония 0.15 моль/л. Далее в полученный раствор с помощью фторопластового держателя погружали обезжиренную подложку из диэлектрического материала. Процесс осаждения пленки в реакторе проходил в течение 90 минут при температуре 353 К. После промывки и сушки измеряли вольт-ваттную чувствительность пленки, значение которой составило 2580 В/Вт.
Пример 6.
Предварительно в стеклянном реакторе готовят реакционную смесь из водных растворов соли свинца (II), цитрата натрия, гидроксида аммония, иодида аммония, соли никеля, тиомочевины с рассчитанными концентрациями. При этом концентрация нитрата никеля в растворе составляла 0.005 моль/л при содержании иодида аммония 0.15 моль/л. Далее в полученный раствор с помощью фторопластового держателя погружали обезжиренную подложку из диэлектрического материала. Процесс осаждения пленки в реакторе проходил в течение 90 минут при температуре 353 К. После промывки и сушки измеряли вольт-ваттную чувствительность пленки, значение которой составило 1040 В/Вт.
Пример 7
Предварительно в стеклянном реакторе готовят реакционную смесь из водных растворов соли свинца (II), цитрата натрия, гидроксида аммония, иодида аммония, тиомочевины с рассчитанными концентрациями. При этом соль никеля в растворе отсутствовала, а содержание иодида аммония составляло 0.15 моль/л. Далее в полученный раствор с помощью фторопластового держателя погружали обезжиренную подложку из диэлектрического материала. Процесс осаждения пленки в реакторе проходил в течение 90 минут при температуре 353 К. После промывки и сушки измеряли вольт-ваттную чувствительность пленки, значение которой составило 580 В/Вт.
Пример 8 (по прототипу)
Предварительно в стеклянном реакторе готовят реакционную смесь из водных растворов соли свинца (II), цитрата натрия, гидроксида аммония, иодида аммония, соли никеля, тиомочевины с рассчитанными концентрациями. При этом соль никеля в растворе отсутствовала, а содержание иодида аммония составляло 0.25 моль/л. Далее в полученный раствор с помощью фторопластового держателя погружали обезжиренную подложку из диэлектрического материала. Процесс осаждения пленки в реакторе проходил в течение 90 минут при температуре 353 К. Далее после промывки и сушки измеряли вольт-ваттную чувствительность пленки, значение которой составило 1180 В/Вт.
Условия химического синтеза пленок PbS и их вольт-ваттная чувствительность по приведенным выше примерам 1-8 представлены в фигуре 1, где приведена взаимосвязь значений вольт-ваттной чувствительности пленок PbS и условий их химического синтеза.
Из результатов, приведенных в фигуре 1, можно сделать вывод о том, что при содержании соли никеля в реакционной смеси от 0.0005 до 0.004 моль/л и концентрации иодида аммония 0.15 моль/л фоточувствительность пленок PbS превышает ее значения для прототипа. При этом максимальное значение чувствительности достигается при введении в реакционную смесь 0.002 моль/л никелевой соли.
Действие этой добавки, как отмечалось выше, связано, по нашему мнению, с формированием островковых образований сульфида никеля на микрокристаллах PbS, которые выступают в качестве ловушек для неосновных носителей заряда. Подобный механизм сенсибилизации пленок был предложен ранее для системы PbS-CdS [Волков А. В.‚ Вигдорович В. Н., Колесников Д.П. Обратимый переход чувствительное и нечувствительное состояние в пленках твердых растворов CdxPb1-xS //Физика и техника полупр. 1987. Т.21. В. 1. С. 90- 94]. При увеличении концентрации соли никеля вольт-ваттная чувствительность резко снижается, что, по-видимому, связано с изменением условий и механизма фазообразования, в частности, за счет формирования твердого раствора замещения Ni x Pb1− x S. Сравнивая значения вольт-ваттной чувствительности прототипа и слоев PbS, допированных никелем, можно утверждать, что введение соли никеля при снижении концентрации NH4I в несколько раз увеличивает эту важную характеристику.
Таким образом, введение в реакционную смесь соли никеля при снижении в ней содержания иодида аммония существенно улучшает эксплуатационные характеристики пленок сульфида свинца. При этом полученные слои отличаются также относительно низкими значениями постоянной времени, составляющими всего 20-40 мкс.
Claims (1)
- Способ получения тонких пленок сульфида свинца, фоточувствительных в ближнем инфракрасном диапазоне, включающий осаждение их из водного раствора смеси соли свинца, цитрата натрия, гидроксида аммония, тиомочевины, иодида аммония, отличающийся тем, что с целью увеличения фоточувствительных свойств пленок в реакционную смесь дополнительно вводят соль никеля в количестве от 0.0005 до 0.004 моль/л при одновременном снижении содержания иодида аммония до 0.15 моль/л.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2783294C1 true RU2783294C1 (ru) | 2022-11-11 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2808317C1 (ru) * | 2023-03-23 | 2023-11-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Способ получения фоточувствительных пленок сульфида свинца |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4689246A (en) * | 1984-10-26 | 1987-08-25 | Itek Corporation | Method of fabricating a PbS-PbSe IR detector array |
| SU1182901A1 (ru) * | 1982-08-19 | 1998-04-27 | Томский государственный педагогический институт им.Ленинского комсомола | Способ изготовления светочувствительного материала |
| RU2236033C2 (ru) * | 2002-10-10 | 2004-09-10 | Государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН" | Способ получения фоточувствительных слоёв сульфида свинца |
| KR100722086B1 (ko) * | 2004-11-11 | 2007-05-25 | 삼성전자주식회사 | 다층구조의 나노결정 및 그의 제조방법 |
| US7651674B2 (en) * | 2004-04-20 | 2010-01-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for manufacturing metal sulfide nanocrystals using thiol compound as sulfur precursor |
| WO2012138658A2 (en) * | 2011-04-05 | 2012-10-11 | University Of Floride Research Foundation Inc. | Method and apparatus for providing a window with an at least partially transparent one side emitting oled lighting and an ir sensitive photovoltaic panel |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1182901A1 (ru) * | 1982-08-19 | 1998-04-27 | Томский государственный педагогический институт им.Ленинского комсомола | Способ изготовления светочувствительного материала |
| US4689246A (en) * | 1984-10-26 | 1987-08-25 | Itek Corporation | Method of fabricating a PbS-PbSe IR detector array |
| RU2236033C2 (ru) * | 2002-10-10 | 2004-09-10 | Государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН" | Способ получения фоточувствительных слоёв сульфида свинца |
| US7651674B2 (en) * | 2004-04-20 | 2010-01-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for manufacturing metal sulfide nanocrystals using thiol compound as sulfur precursor |
| KR100722086B1 (ko) * | 2004-11-11 | 2007-05-25 | 삼성전자주식회사 | 다층구조의 나노결정 및 그의 제조방법 |
| WO2012138658A2 (en) * | 2011-04-05 | 2012-10-11 | University Of Floride Research Foundation Inc. | Method and apparatus for providing a window with an at least partially transparent one side emitting oled lighting and an ir sensitive photovoltaic panel |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Марков В.Ф. и др. Получение высокочувствительных к ИК-излучению пленок PbS, осажденных из галогенидсодержащих растворов, Перспективные материалы. 2008. N 3. С.28-32. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2808317C1 (ru) * | 2023-03-23 | 2023-11-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Способ получения фоточувствительных пленок сульфида свинца |
| RU2821170C1 (ru) * | 2023-09-27 | 2024-06-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Фоточувствительная композиция и способ ее изготовления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Effects of annealing ZnO films prepared by ion-beam-assisted reactive deposition | |
| CN110299430B (zh) | 一种半导体薄膜光电探测器及其制备方法 | |
| US4905072A (en) | Semiconductor element | |
| Nair et al. | Effect of bath temperature on the optoelectronic characteristics of chemically deposited CdS thin films | |
| US4909863A (en) | Process for levelling film surfaces and products thereof | |
| Garcia et al. | Preparation of highly photosensitive CdSe thin films by a chemical bath deposition technique | |
| Kouissa et al. | PbS infrared detectors: experiment and simulation | |
| RU2783294C1 (ru) | Способ получения фоточувствительных пленок сульфида свинца | |
| CN105009306A (zh) | 铅盐中红外探测器及其制备方法 | |
| Islam et al. | Comparative study of ZnS thin films grown by chemical bath deposition and magnetron sputtering | |
| CN111501087B (zh) | 一种维度可调的非铅钙钛矿单晶及其制备方法和应用 | |
| RU2808317C1 (ru) | Способ получения фоточувствительных пленок сульфида свинца | |
| Narayanan et al. | Raman scattering and optical absorption studies of Ar+ implanted CdS thin films | |
| Lee et al. | Heat treatment of boron-doped CdS films prepared by chemical bath deposition for solar cell applications | |
| Sarmh et al. | Effect of Intensity and wavelength of illumination on the photoelectronic properties of nanocrystalline CdSe thin films | |
| CN113913794B (zh) | 一种AgBiS2薄膜及其制备方法和应用 | |
| Morris et al. | Chemical bath deposition of thin film CdSe layers for use in Se alloyed CdTe solar cells | |
| Slifkin et al. | Photoconductivity Spectra of n‐type CuInSe2 Single Crystals | |
| Bloem | p—n Junctions in photosensitive pbs layers | |
| CN114649482A (zh) | 基于籽晶诱导生长钙钛矿薄膜的反式太阳能电池制备方法 | |
| Tokuda et al. | Growth and characterization of ZnS films by spray pyrolysis | |
| CN116581182B (zh) | 一种氧化锡氧化镉超晶格日盲探测器结构及其制备方法 | |
| RU2821170C1 (ru) | Фоточувствительная композиция и способ ее изготовления | |
| US3466190A (en) | Method of making films of inorganic compounds | |
| RU2738586C1 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНОК ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ ЗАМЕЩЕНИЯ PbCdS ПУТЕМ ИОНООБМЕННОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ ПЛЕНОК CdS |