Графикалық материалдар тізімі

Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 39 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының Ғылым және жоғары білім министрлігі

«Л. Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті» КеАҚ

Нұрсағат Нұржан Нұрсағымұлы

Прекурсор концентрациясының түзілуіне тәуелділігін зерттеу

тақырыбына

ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС

«6B05323 - Техникалық физика» білім беру бағдарламасы

Астана, 2024

Қазақстан Республикасының Ғылым және жоғары білім министрлігі

«Л. Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті» КеАҚ

«Қорғауғажіберілді»

«Физика - техникалық» факультетінің

деканы, ф. м. ғ. қ., доцент

Нурмолдин Е. Е.

«02» сәуір 2024 ж.

ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС

Тақырыбы: «Прекурсор концентрациясының CdTe нанопластикаларының түзілуіне тәуелділігін зерттеу»

«6B05323 - Техникалық физика» білім беру бағдарламасы бойынша

Студент: Нұрсағат Н.

Ғылыми жетекші: Ахметова А. С.

Астана, 2024

«Л. Н. Гумилев атындағы Еуразия Ұлттық университеті» КеАҚ

Физика-техникалық факультеті

Техникалық физика кафедрасы

«6В05323 - Техникалық физика»

Білім беру бағдарламасы

Бекітемін

Кафедра меңгерушісі

Қайнарбай А. Ж.

«15» қаңтар 2024 ж.

Диплом жұмысты орындауға

ТАПСЫРМА

Нұрсағат Нұржан Нұрсағымұлы

Тобы: В054-5323-20-03, «6В05323 - Техникалық физика» білім беру бағдарламасы, күндізгі бөлім.

1. Дипломдық жұмыстың тақырыбы:«Прекурсор концентрациясының түзілуіне тәуелділігін зерттеу» «11» қаңтар 2024 ж. № 40 -п ректордың бұйрығымен бекітілген.

2. Білім алушының аяқталған жұмысты тапсыру мерзімі «20» сәуір 2024ж.

3. Жұмысқа қажетті бастапқы деректер: (заңдар, әдебиет көздері, зертханалық және өндірістік мәліметтер)

4. Дипломдық жұмыста жасалатын тақырыптар тізімі:

1-тарау. CdTe нанопластинасының қалыптасуының теориялық аспектілері

2-тарау. Эксперименттік зерттеу әдістемесі

3-тарау. Эксперименттік нәтижелер

5. Графикалық материалдар тізімі: 1-кесте, 17-сурет, 21-пайдаланылған әдеби дереккөздері

6. Ұсынылған негізгі әдебиеттер тізімі:

1. Chen R. Optical properties and applications of two‐dimensional CdSe nanoplatelets // InfoMat. - 2020. - Т. 2. - №. 5. - С. 905-927

2. Akhmetova A. et al. Effect of Nanoplatelets Thickness on Photoluminescent, Optical, and Electronic Properties of Synthesized CdTe Semiconductor Nanoplatelets //Crystals. - 2023. - Т. 13. - №. 10. - С. 1450.

3. Pedetti S. et al. Optimized synthesis of CdTe nanoplatelets and photoresponse of CdTe nanoplatelets films //Chemistry of Materials. - 2013. - Т. 25. - №. 12. - С. 2455-2462.

4. Kulakovich O. S. et al. Influence of conditions for synthesis of CdTe nanocrystals on their photoluminescence properties and plasmon effect //Journal of Applied Spectroscopy. - 2012. - Т. 79. - С. 765-772.

5. Yu J., Chen R. Optical properties and applications of two‐dimensional CdSe nanoplatelets // InfoMat. - 2020. - Т. 2. - №. 5. - С. 905-927

7. Жұмыс бойынша кеңестер

Бөлімнің (тараудың) нөмірі, атауы

Ғылыми жетекші, кеңесші

Тапсырманы алу мерзімі

Тапсырма берілді (қолы)

Тапсырма қабылданды (қолы)

Бөлімнің (тараудың) нөмірі, атауы:

1-Бөлім.

CdTe нанопластинасының қалыптасуының теориялық аспектілері

Ғылыми жетекші, кеңесші: Ахметова А. С.

Тапсырманы алу мерзімі: 09. 03. 2024ж. -15. 03. 2024ж.

Тапсырма берілді (қолы):

Тапсырма қабылданды (қолы):

Бөлімнің (тараудың) нөмірі, атауы:

2-Бөлім.

Эксперименттік зерттеу әдістемесі

Ғылыми жетекші, кеңесші: Ахметова А. С.

Тапсырманы алу мерзімі: 15. 03. 2024ж. -23. 03. 2024ж.

Тапсырма берілді (қолы):

Тапсырма қабылданды (қолы):

Бөлімнің (тараудың) нөмірі, атауы:

3-Бөлім.

Эксперименттік нәтижелер

Ғылыми жетекші, кеңесші: Ахметова А. С.

Тапсырманы алу мерзімі: 23. 03. 2024ж. -06. 04. 2024ж.

Тапсырма берілді (қолы):

Тапсырма қабылданды (қолы):

Бөлімнің (тараудың) нөмірі, атауы: Дипломдық жұмыс бойынша қорытындылар жасау

Ғылыми жетекші, кеңесші: Ахметова А. С.

Тапсырманы алу мерзімі: 06. 04. 2024ж. -20. 04. 2024ж.

Тапсырма берілді (қолы):

Тапсырма қабылданды (қолы):

Бөлімнің (тараудың) нөмірі, атауы: Дипломдық жұмыс талаптарға сай дайындау және норма бақылаудан өткізу

Ғылыми жетекші, кеңесші: Джунисбекова Д. А.

Тапсырманы алу мерзімі: 20. 04. 2024ж. -24. 04. 2024ж.

Тапсырма берілді (қолы):

Тапсырма қабылданды (қолы):

8. Дипломдық жұмысты орындау кестесі

№

Жұмыс кезеңдері

Жұмыс кезеңдерін Орындау мерзімдері

Ескерту

№: 1

Жұмыс кезеңдері: Диплом жұмысын бекіту

Жұмыс кезеңдерін Орындау мерзімдері: 01. 01. 2024 ж.

Ескерту: Практикаға барудан бұрын

№: 2

Жұмыс кезеңдері: Диплом жұмысына қажетті материалдарды жинау

Жұмыс кезеңдерін Орындау мерзімдері: 25. 02. 2024 ж.

Ескерту: Практика кезінде

№: 3

Жұмыс кезеңдері: Диплом жұмысының теориялық бөлімін дайындау

Жұмыс кезеңдерін Орындау мерзімдері: 30. 03. 2024 ж.

Ескерту: Практика кезінде

№: 4

Жұмыс кезеңдері: Диплом жұмысының аналитикалық бөлімін дайындау

Жұмыс кезеңдерін Орындау мерзімдері: 10. 04. 2024 ж.

Ескерту: Практика кезінде

№: 5

Жұмыс кезеңдері: Диплом жұмысының алғашқы нұсқасын толық аяқтау

Жұмыс кезеңдерін Орындау мерзімдері: 15. 04. 2024 ж.

Ескерту: Практика кезінде

№: 6

Жұмыс кезеңдері: Диплом жұмысын дипломалды қорғауға таныстыру

Жұмыс кезеңдерін Орындау мерзімдері: 24. 04. 2024 ж.

Ескерту: Қорытында бақылау

№: 7

Жұмыс кезеңдері: Диплом жұмысын рецензияға тапсыру

Жұмыс кезеңдерін Орындау мерзімдері: 30. 04. 2024 ж.

Ескерту: Практика біткеннен кейінгі алғашқы апта

№: 8

Жұмыс кезеңдері: Диплом жұмысын, жетекші мен рецензент пікірін кафедраға толық тапсыру

Жұмыс кезеңдерін Орындау мерзімдері: 30. 04. 2024 ж.

Ескерту: Шолулық дәрістер (консультациялар) кезінде

№: 9

Жұмыс кезеңдері: Диплом жұмысын қорғау

Жұмыс кезеңдерін Орындау мерзімдері:

Ескерту: МАК кестесі бойынша

Тапсырманың берілген күні «11» қаңтар 2024 ж.

Ғылыми жетекші Ахметова А. С.

Тапсырманы қабылдады Нұрсағат Н. Н.

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ. . ………7

1 ТАРАУ. НАНОБӨЛШЕКТЕРДІҢ ҚАЛЫПТАСУЫНЫҢ ТЕОРИЯЛЫҚ АСПЕКТІЛЕРІ9

1. 1Нанобөлшектердің құрылымдар9

1. 2 Кадмий теллурид (CdTe) монокристалдың физикалық қасиеттері, кристалдық, жолақ құрылымы және қолдануы10

1. 3 CdTe нанопластинасының қасиеттері мен қолдануы17

1. 4 Прекурсорлар концентрациясының нанопластин қасиеттеріне әсері . . . 20

2 ТАРАУ. ЭКСПЕРИМЕНТТІК ЗЕРТТЕУ ӘДІСТЕМЕСІ21

2. 1 СdTe нанопластинкаларды синтездеу әдісі21

2. 2 CdTe нанопластиналарды зерттеуге арналғанәдістер мен материалдар23

2. 2. 1 CdTe нанопластиналарды зерттеуге арналған әдістер 23

2. 2. 2 Оптикалық және люминсенциялық қасиеттерін өлшеуге арналған аспаптар 28

3 ТАРАУ. ЭКСПЕРИМЕНТТІК НӘТИЖЕЛЕР31

3. 1 Прекурсорлардың әртүрлі концентрациясы бар CdTe нанопластиналардың оптикалық қасиеттері31

3. 2 Әртүрлі концентрациялармен синтезделген CdTe нанопластинкаларының инфрақызыл спектрлерін талдау 33

3. 3 Прекурсорлардың әртүрлі концентрациясы бар CdTe нанопластиналардың люминесценттік сипаттамалары 35

ҚОРЫТЫНДЫ38

ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР41

КІРІСПЕ

Нанотехнология соңғы онжылдықтарда материалтану, электроника және биомедицинадағы дәстүрлі тәсілдерді түрлендіру қабілетіне байланысты үлкен назарға ие болды. Наноматериалдардың арасында ерекше орынды өзінің кванттық өлшемдік әсерлеріне байланысты бірегей электрондық және оптикалық қасиеттерді көрсететін екі өлшемді құрылымдар болып табылатын нанопластиналар алады. Кадмий теллуриді (CdTe) нанопластиналары күн энергиясы мен фотоэлектроникада әлеуетті қолдануларына байланысты ерекше қызықты, олар жоғары тиімді фотоконвертер ретінде әрекет ете алады.

CdTe, тікелей жолақты жартылай өткізгіш ретінде, оңтайлы диапазонға және жоғары жарықты жұтылу коэффициентіне ие, бұл оны фотоэлектрлік қолданбалар үшін тартымды етеді. CdTe нанопластиналары саласындағы ауқымды зерттеулерге қарамастан, олардың синтезіне, құрылымдық және оптикалық қасиеттеріне қатысты көптеген сұрақтар ашық күйінде қалып отыр. Әсіресе, олардың функционалдық сипаттамаларына тікелей әсер ететін осы наноқұрылымдардың мөлшерін, пішінін және тазалығын бақылау мәселесі өзекті болып табылады.

Қазіргі зерттеулер олардың фотофизикалық және фотоэлектрлік қасиеттерін талдаудан кейін CdTe нано-плателеттерін синтездеудің жетілдірілген әдістерін әзірлеуге бағытталған. Наноагрегаттардың қасиеттеріне әртүрлі прекурсорлар концентрациялары мен синтез жағдайларының әсерін егжей-тегжейлі зерттеу арқылы біз өндіріс процесін оңтайландыруға және осы материалдарды нақты әлемде қолдану тиімділігін арттыруға бағытталған.

CdTe нанопластинкаларының қалыптасуы мен қасиеттерінің негізінде жатқан нәзік тетіктерді түсіну жаһандық деңгейде тұрақты даму мен энергетикалық қауіпсіздік үшін іргелі болып табылатын күн энергиясын жинайтын құрылғылардың жаңа буындарын жасаудағы серпілістерді жеңілдетуі мүмкін. Біздің зерттеуіміздің нәтижелері синтез процестерін одан әрі жетілдірудің және наноплателеттерді қолданыстағы және жаңа технологияларға біріктірудің жаңа жолдарын ұсынады.

Осыған байланысты бұл зерттеу жан-жақты болуға бағытталған аналитикалық химияның, электронды микроскопияның және спектроскопияның заманауи әдістерін дәйекті қолдану арқылы қол жеткізілетін CdTe нанопластинкаларының түзілуінің физика-химиялық процестерін және олардың фотоконверсия тиімділігіне әсерін талдау.

CdTe (кадмий теллуриді) жұқа үлдір фотоэлектрлік материалдардың жетекші материалдарының бірі болып табылады. CdTe нанопластиналары жарықты жұтылуді жақсарту және заряд тасымалдаушы рекомбинациясын азайту үшін оңтайландырылуы мүмкін.

Нанопластиналар заманауи ғылым мен технологияның перспективалық бағыты болып табылады. Олардың зерттеулері мен әзірлемелері электронды құрылғылардың келесі буынын жасау, фотоэлектрлік жүйелерді жетілдіру және

жаңа биомедициналық технологияларды дамыту үшін жаңа көкжиектерді ашады. Нанопластинкалар өлшемін, пішінін және функционалдығын бақылауға бағытталған үздіксіз зерттеулер осы және басқа салаларда айтарлықтай жетістіктерге әкелуі мүмкін. Нанопластикаға арналған бұл екі бет оларды пайдаланудың кең мүмкіндіктерін және олардың толық әлеуетін іске асыру үшін одан әрі зерттеу қажеттілігін көрсетеді

ТАРАУ. НАНОБӨЛШЕКТЕРДІҢ ҚАЛЫПТАСУЫНЫҢ ТЕОРИЯЛЫҚ құрылымдар

Әдетте, нанобөлшектердің екі түрі бөлінеді: мөлшері 1-5 нм болатын реттелген құрылымның бөлшектері, құрамында 10 000 атомға дейін және кластерлер немесе нанокристалдар деп аталады және диаметрі 5-100 нм, 103-10 нм болатын нанобөлшектер. атомдар. Дегенмен, соңғы анықтама изотропты (сфералық) нанобөлшектерге ғана жарамды. Жіп тәрізді және пластина тәрізді бөлшектерде атомдардың әлдеқайда көп саны болуы мүмкін және шекті мәннен асатын бір немесе екі сызықтық өлшемдері болуы мүмкін, бірақ олардың қасиеттері нанокристалдық күйге тән болып қалады. Нанобөлшектердің пішініндегі айырмашылықтар оларды бір, екі және үш өлшемді (тиісінше ID, 2D және 3D нанобөлшектері) деп бөлуді орынды етеді. Соңғы уақытта нанобөлшектердің геометриялық және физикалық (электрондық құрылымы мен қасиеттеріне сәйкес) өлшемдерін ажырату дұрысырақ болып саналды. Айта кету керек, егер нанобөлшек күрделі пішін мен құрылымға ие болса, онда сипаттамалық өлшем оның сызықтық өлшемі емес, құрылымдық элементтің өлшемі болып табылады [1] .

Бұл жағдайда бөлшектер наноқұрылымдар деп аталады және олардың сызықтық өлшемдері 100 нм-ден айтарлықтай асуы мүмкін. Наноқұрылымдардың құрылымдық элементтерінің басым анизотропиясына байланысты олар да нөлдік, бір, екі және үш өлшемді болып бөлінеді.

Наноқұрылымдар әдетте бір өлшемді деп аталады, олардың өлшемі бір бағытта басқа екеуінің өлшемдерінен айтарлықтай асып түседі, соңғысы «нано» диапазонында (яғни 100 нм-ден аз) . Геометриялық өлшемдердің әртүрлі бағыттағы қатынасына байланысты бір өлшемді нанобөлшектердің келесі түрлерін ажыратуға болады:

L, >> L, ~ L: бағыттардың біріндегі өлшем (мөлшер тәртібінен көп) қалған екеуіндегі өлшемнен асып түседі және бөлшекті шартты түрде диаметрінен едәуір үлкен биіктігі бар цилиндрлік деп санауға болады. Бөлшектердің бұл түрлері «жіп тәрізді» нанобөлшектер немесе нано сымдар деп аталады. Мұртты жиі жіп тәрізді наноқұрылымдар ретінде жіктейді - қалыңдығы 30 нм және ұзындығының қалыңдығына қатынасы 1000-нан астам мұрт тәрізді кристалдар;
L, > L, ~ L: нанобөлшектердің ұзындығы диаметрден бір реттен артық емес бөлшектер ось бойымен сәл ұзартылған цилиндрлерге ұқсас;
L, >> L, > L, : с осіне перпендикуляр осьтер бойымен ұзындықтардың айырмашылығы болған жағдайда. елемеуге болмайды, «нанобелдіктер» термині енгізілді [2] .

Бір өлшемді наноқұрылымдардың жоғарыда аталған түрлеріне қосымша қабырғасының қалыңдығы өте аз (бір атомдық қабатқа дейін) қуыс цилиндрлік түзілімдер болып табылатын құбырлы наножүйелердің (немесе нанотүтіктердің) тұтас класы бар. Бір өлшемді наноқұрылымдарды құруға қабілетті заттардың ауқымы өте кең. Наноөлшемдердің қарапайым заттарды (C, Si, Ge, Sb, Se, Au, Ag, Fe, Ni, Cu және т. б. ) түзуге қабілетті, екілік қосылыстар, мысалы, оксидтер (MO, Al₂O₃, Ga₂O₃, SnO₂, SiO₂, TiO₂, ZnO және т. б. ), нитридтер (BN, AlN, InN, GaN, Si₃N₄), карбидтер (SiC, TiC, алюминий және бор карбидтері), халькогенидтер (ZnS, ZnSe, PbS, CdTe) және манганиттер (BaMnO₃) сияқты аса күрделі қосылыстар. Сонымен қатар, ақуыз молекулалары (Bacillus sphaericus CCM2177), РНҚ және т. б. да наножіпшелер түзуге қабілетті. Осылайша, материалдың табиғатына байланысты әртүрлі функционалдық қасиеттері бар (оптикалық, магниттік, механикалық немесе биологиялық) кең ауқымды бір өлшемді наноқұрылымдарды синтездеуге болады.

Көптеген кристалдық заттар үшін наноөткізімнің пішіні термодинамикалық тұрақты емес болғандықтан, нанобөлшектердің тек бір (немесе негізінен бір) бағытта өсуі 1D түзілетін эксперименттік параметрлерді таңдауға мүмкіндік беретін бірқатар шарттарды сақтауды талап етеді. нанобөлшектер термодинамикалық қолайлы болады немесе бөлшектің өсуін кеңістікте шектеу үшін немесе прекурсорлардың жоғары орналасуын қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, бақыланбайтын фазалардың түзілуін болдырмау үшін осы тәсілдердің кез келгені құрылымды қалыптастыру кезінде кристалдану жағдайларын қатаң бақылауды қамтуы керек. Мысалы. синтез процесі кезінде газ тәріздес прекурсордың өте жылдам берілуімен «бу-сұйық-кристалдық» механизмі шағын кластерлердің ядролануына әкеледі, содан кейін негізінен сфералық пішінді үлкен бөлшектердің өсуі мен қалыптасуы. Бөлшектердің пайда болу принциптерімен ерекшеленетін бір өлшемді наноқұрылымдарды синтездеудің бірнеше әдістері бар [3] .

1. 2 Кадмий теллурид (CdTe) монокристалдың физикалық қасиеттері, кристалдық, жолақ құрылымы және қолдануы

Бұл бөлімде біз CdTe қасиеттеріне тоқталамыз, өйткені біздің жұмысымыздың мақсаты трек үлгілерінде CdTe нанокластерлерін қалыптастыру болып табылады. тобындағы кейбір жартылай өткізгіш қосылыстар екі модификацияда болуы мүмкін: текше және алтыбұрышты. CdTe кристалдарына келетін болсақ, олардың текше модификациясы бар, ал CdTe пленкаларында алтыбұрышты модификация болуы мүмкін. Бөлме температурасына дейін баяу салқындаған кезде, CdTе алтыбұрышты модификациясы тұрақты текше модификациясына айналады [3] .

A ^II B ^VI cондай-ақ, 5-6 минут ішінде балқыманы 1050 К температурадан бөлме температурасына дейін тез суытса, Бридгмен әдісі бойынша алтыбұрышты құрылымның кристалдарын алуға болады. Айта кету керек, осы уақыт ішінде метатұрақты фаза тұрақты текше фазаға толығымен ауыспайды. Рентгендік мәліметтерге сәйкес, кристалда алтыбұрышты фаза шынымен де бар

II-VI топтағы қосылыстар материалдардың маңызды класын құрайды, олар әртүрлі оптоэлектрондық құрылғыларда қолданылады; Қалыпты жағдайда олар мырыш қоспасының құрылымында кездеседі, ал қысымда олар тас тұзының (RS) құрылымына айналады [2] .

Атмосфералық қысымда CdTe тұрақты кристалдық құрылымы мырыш қоспасы (ZB) болып табылады. Қысым 3, 5 ГПа-ға дейін жоғарылағанда ZB фазасы 3, 8 ГПа-да тас тұзы (NaCl) фазасына айналмас бұрын, қысқа қысым диапазонында ғана тұрақты болатын киноварь (киннавар) фазасына айналады. [6, 7], содан кейін 10, 1 ГПа кезінде $C_{m}С_{m}$ фазасына өтеді

ZB → C _inn → NaCl → C _mcm (1)

CdTe үшін ZBқұрылымы метатұрақты және қалыпты жағдайларда дайындалуы қиын, сондықтан CdTe жоғары тиімді күн батареяларының көпшілігі таза ZB құрылымы болып табылады. Термиялық күйдіру кезінде CdTe қосылыстарының мүмкін болатын фазалық өзгеруін ескере отырып, ZB CdTe дайындау үшін төмен температура әдістері қолайлырақ.

Сурет 1 а - вурцит - алтыбұрышты; b - мырыш қоспасы - текше; c - NaCl - CdTe нанобөлшектерінің текше құрылымы; d - CdTe нанобөлшектерінің жазықтықтары мен тор параметрін көрсететін кристалдық құрылым

Ескерту: [3] дереккөздер негізінде құралған

1-суретте ZB-CdTe азықтығындағы электрондық валенттілік заряд тығыздығы көрсетілген. Ол жартылай иондық, ішінара ковалентті қосылыстың тән үлгісін көрсетеді. Айта кету керек, XRD нәтижелері бойынша CdTe 0, 675 иондылыққа ие және диэлектрлік теорияға сәйкес, β-Sn құрылымына қысыммен көбірек ковалентті қосылыстар, ал иондық қосылыстар тас тұзының фазасына ауысады.

Teллур атомының айналасындағы тығыздық: Теллур атомы айналасындағы тығыздық жоғары, бұл оның электрондарын мықтап ұстап тұрғанын көрсетеді.

Кадмий атомдарының айналасындағы тығыздық: Кадмий атомдары айналасында тығыздық төменірек, бірақ олар да коваленттік байланыстар арқылы Te атомына қосылған.

Электрондық қасиеттері: Бұл материалдың электр өткізгіштігі және оптикалық қасиеттері оның құрылымына және валенттік зарядтың таралуына байланысты.

Технологиялық қолдану: CdTe күн батареялары мен фотодетекторларда кеңінен қолданылады, сондықтан оның ішкі құрылымын түсіну бұл құрылғылардың тиімділігін арттыруға мүмкіндік береді.

Валенттік зарядтың тығыздығының суреті(сурет-2) CdTe құрылымындағы электрондардың таралуын және атомдардың арасындағы химиялық байланыстардың табиғатын көрсетеді.

Сурет 2 Мырыш қоспасының құрылымы жазықтығындағы валенттік зарядтың тығыздығы

Ескерту: [4] дереккөздер негізінде құралған

2-суретте RS-CdTe жазықтығындағы электрондық валенттілік заряд тығыздығы көрсетілген. Байланыстың иондық табиғаты осы жерден анық көрінеді. Аниондар айналасында шамамен сфералық зарядтың таралуы. Бұл жүйе ионды бола бастағанда (қысым нәтижесінде) мырыш қоспасынан гөрі тас тұзының құрылымы пайда болатыны белгілі фактіге сәйкес келеді [4] .

Зарядтың тығыздығы CdTe электронды қасиеттеріне әсер етеді, мысалы, өткізгіштік және жолақ аралығы. Валенттік электрондардың атомдармен әрекеттесуі материалдағы энергия деңгейлері мен өткізгіштік жолақтарын анықтайды.

Teллур атомдарының айналасындағы жоғары заряд тығыздығы бұл атомдардың жолақ аралығын және CdTe-нің басқа электрондық қасиеттерін анықтауда шешуші рөл атқаратынын көрсетеді.

Зарядтың тығыздығы құрылымы материалдың оптикалық қасиеттеріне де әсер етеді. Жарықтың электронды бұлттармен әрекеттесуі жұтылу және шағылу коэффициенттерін анықтайды, бұл фотодетекторлар мен күн батареяларында CdTe қолдану үшін маңызды.

Cd және Te арасындағы коваленттік байланыс материалды берік, бірақ сынғыш етеді. Кез келген механикалық әсер байланыстардың үзілуіне әкелуі мүмкін, бұл CdTe кристалдарының сынғыштығын түсіндіреді.

CdTe тас тұзының құрылымы жазықтығындағы валенттік зарядтың тығыздығын көрсететін сурет (сурет 3) материалдағы электрондардың таралуы және химиялық байланыстардың табиғаты туралы құнды ақпарат береді. Те атомдарының айналасындағы жоғары заряд тығыздығы және Cd атомдарының айналасындағы төменгі тығыздық бұл элементтердің электртерістігінің айырмашылығын көрсетеді және материалдың электрондық және физикалық қасиеттерін түсіндіреді. Бұл ақпарат әртүрлі технологиялық салаларда, соның ішінде жартылай өткізгіш құрылғылар мен фотодетекторларда CdTe қолданбаларын түсіну және жақсарту үшін өте маңызды.

Сурет 3 Тас тұзының құрылымы жазықтығындағы валенттік зарядтың тығыздығы

Ескерту: [4] дереккөздер негізінде құралған

CdTe табиғи кристалдық торы (4-сурет), формальды түрде текше; текше осінің бағытына перпендикуляр қараған кезде, ол алтыбұрышты оралған Cd және Te ауыспалы қабаттарының жинақталған жазықтықтарынан тұратын сияқты. Қабықша тұндыру жағдайларының көпшілігінде бұл жазықтықтар субстраттың үстінде орналасады ([111] осі субстратқа перпендикуляр), нәтижесінде кристаллиттер бағаналы өседі. Көптеген жағдайларда айтарлықтай үлкен кристаллиттер өседі (диаметрі 10 мм-ге дейін) . Жоғары иондылығына байланысты CdTe кристаллиттерінде дән шекаралары өте жақсы пассивтелген [5] .

1 элементарная ячейка кристаллической структуры CdTe [13]

Сурет 4 CdTe кристалдық торы

Ескерту: [6] дереккөздер негізінде құралған

1, 48-1, 6 эВ жолақ саңылауы бар CdTe жартылай өткізгіш қосылысы (4, 2 К-ден бөлме температурасына дейін) әдетте 0, 648 нм 300 К тор тұрақтысы бар мырыш қоспасының құрылымында кристалданады (1-кесте) .

Вурцит (WS) типті құрылым (алтыбұрышты модификация) тек CdTe қабықшалары үшін байқалады. Мұндай құрылымның бірлік ұяшығы үш базистік векторға салынған, олардың екеуі модулі бойынша 0, 56 нм-ге тең және 120°бұрышты құрайды, ал үшінші ұзындығы 0, 913 нм оларға перпендикуляр. Вурцит құрылымы бар монокристалды CdTe пленкаларында метастабилді алтыбұрышты фазаның бет центрленген текше фазасына біртіндеп өзгеруі орын алады. Трансформация аралық ромбоэдрлік құрылым арқылы жүреді, ал алтыбұрышты құрылымның ромбоэдрлік құрылымға айналуы соңғысының бет центрлі текше құрылымға айналуынан гөрі жүреді.

Спектрдің инфрақызыл аймағында CdTe текше кристалдары жеткілікті жоғары мөлдірлікпен сипатталады. λ = 1200-1400 нм спектрлік диапазондағы CdTe n = 2, 67 сыну көрсеткіші [6] .

Мырыш қоспасының құрылымындағы CdTe кристалдық торы бір-біріне қатысты бірінің ұзындығының төрттен біріне көлемдік диагональ бағытында ығысатындай етіп бір-біріне салынған екі ортасы бар текше торлардан тұрады. Бірлік ұяшықтың түйіндерінде d1=(000) кадмий атомдары, ал d2=(a/4) (111) түйіндерінде теллур атомдары орналасады.

Кесте 1

CdTe кейбір параметрлері

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.