- 67 -
NAXÇIVAN DÖVLƏT UNİVERSİTETİ.
ELMİ ƏSƏRLƏR, 2017, № 7 (88)
NAKHCHIVAN STATE UNIVERSITY.
SCIENTIFIC WORKS, 2017, № 7 (88)
НАХЧЫВАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ.
НАУЧНЫЕ ТРУДЫ, 2017, № 7 (88)
KİMYA
YASİN BABAYEV
Naxçıvan Dövlət Universiteti
PƏRVİN QULİYEV
Naxçıvan Dövlət Universiteti
pervin.quliyev.85@mail.ru
VÜSALƏ MƏCİDZADƏ
AMEA akad. M.F.Nağıyev adına
Kataliz və Qeyri-üzvi Kimya İnstitutu
vuska_80@mail.ru
UOT:
544.6
STİBİUM SELENİDİN SİNTEZ ÜSULLARI VƏ XASSƏLƏRİNİN TƏDQİQİ
Açar sözlər: elektrokimya, yarımkeçirici, nazik təbəqə, konversiya, monokristal
Key words: electrochemistry, semiconductor, thin film, conversion, monocrystalline
Ключевые слова: электрохимия, полупроводниковые, тонкие плёнки, преобразование,
монокристал
Stibium selenidin kimyəvi sintez üsulları
V qrup metallarının xalkogenidləri və onların əsasında alınan termoelektrik və optiki xassəli
materiallar mikroelektronika üçün tətbiqi əhəmiyyətlidir. Belə materialların sintez şəraitinin
optimallaşdırılması və sintezinin təkmilləşdirilməsi metodlarının tədqiqi vacib şərtlərdəndir.
Maraqlı morfologiyalı və spesifik xüsusiyyətli nazik təbəqələr çoxsaylı ədəbiyyat mənbələrində öz
əksini tapmışdır
1, 16, 22-26
. Xüsusilə, nanometr və mikrometr ölçülərində olan qeyri-üzvi nazik
təbəqələr mexaniki və termiki stabilliyinə, həmçinin səthkeçirmə qabiliyyətinə görə diqqət çəkirlər.
Stibium selenid, yuxarıda qeyd etdiyimiz kimi, prizmaşəkilli, lay quruluşlu, kristal
strukturlu, birbaşa qadağan olunmuş zolağa malik yarımkeçiricidir. Son bir neçə ildə Sb
2
Se
3
öz
termoelektrik effektivliyinə və əla fotoqalvanik xüsusiyyətinə görə böyük maraq doğurur. Bu
baxımdan xüsusi üzlüklü günəş panellərində, optiki və termoelektrik soyuducu vasitələrdə öz
tətbiqini tapmışdır. Sb
2
Se
3
yarımkeçirici birləşməsinin bu və ya digər əhəmiyyətli xüsusiyyətlərini
nəzərə alaraq onun sintezinin təkmilləşdirilməsinə zərurət yaranmışdır.
Sb
2
Se
3
müxtəlif dövrlərdə fərqli metodlarla sintez edilmişdir. Stibium-selen nazik
təbəqələrinin sintezini ampul metodu, piroliz, məhlul inkişafı, ardıcıl ion-təbəqə adsorbsiyası,
stibium və selenin birbaşa qarşılıqlı təsiri, vakuum buxarlanması, elektrokimyəvi sintez və s. kimi
üsullarla reallaşdırmışlar. Son zamanlar Sb
2
Se
3
-ün bir ölçülü yarımkeçirici nazik təbəqələri xüsusi
maraq obyekti olub. Sb
2
Se
3
nazik təbəqələri hidrazin-hidrat mühitində hidrotermal emal vasitəsi ilə
sintez edilib
10
. Solvotermal emal texnikası son illərdə dietilenqlikol məhlulundan Sb
2
Se
3
nazik
təbəqələrini sintez etmək üçün uğurla tətbiq edilmişdir. Eyni zamanda
12
tədqiqatçıları
asetiltrimetil-ammonium bromiddən istifadə edərək SbCl
3
-ə Se-nin təsiri nəticəsində solvotermal
metodun
tətbiqi ilə Sb
2
Se
3
kristallarını sintez etmişlər.
Sb
2
Se
3
yarımkeçirici birləşməsinin müxtəlif metodlarla alınmasına çoxsaylı ədəbiyyat
materialları həsr olunmuşdur. Aparılan tədqiqatlarda çökmə şəraitinin çökdürülən materialların
xassələrinə təsiri də geniş tədqiq edilməlidir. Kvars ampulda Sb və Se-nin stexiometrik miqdarını
900
0
C-də əritməklə Sb
2
Se
3
kristallarını almaq mümkündür.
Sb
2
Se
3
birləşməsinin İmpuls lazer abilyasiyası (İLA) metodu ilə sintezi prosesi həyata
keçirilmişdir
24
. Bu metodla təcrübi tədqiqatların aparılması üçün hədəf kimi işlədilən və Sb
2
Se
3
birləşməsindən ibarət həcmi (kompakt) materiallar aşağıdakı kimi alınmışdır. Sintez 720
0
C
- 68 -
temperaturda stexiometrik nisbətdə götürülən komponentlərin birbaşa əridilməsi yolu ilə
aparılmışdır. Sintez zamanı başlanğıc komponentlər kimi, 5 N (99,999%) təmizliyə malik stibium
və selendən istifadə edilmişdir. Sintez üçün işlədilən kvars konteyner kimyəvi-termiki emala
uğradılmış (zərhəldə aşılama, bidistillə olunmuş suda yuma, qurutma və 1000-1200
0
C-də
közərtmə), konteynerin daxili səthinə mühafizəedici pirolitik karbon təbəqəsi çəkilmişdir.
Konteyner 10
-5
mm. c. süt. qalıq təzyiqinə qədər vakuumlaşdırılmışdır. Sintez prosesi cərəyanın
stabilləşdirilməsi prosesinə malik elektrik müqavimətli sobalarda VRT-2 tənzimləyicilərindən
istifadə etməklə ±1,5
0
C temperatur xətası ilə aparılmışdır. Qarşılıqlı təsirdə olan komponentlərin
yaxşı qarışması üçün yırğalanma mexanizminə malik qurğu və 2 Hers vibrasiya tezliyinə malik olan
elektromaqnit vibratoru tətbiq edilmişdir. 6 saatlıq sintezdən sonra soyuma prosesi qızdırıcı sobadan
kənarda aparılmışdır. Tətbiq edilən metod geniş qalınlıq intervalında (40-1500 nm) nazik təbəqələr
yetişdirməyə imkan vermişdir. Alınan nazik təbəqələrin səthinin morfoloji tədqiqatları Skanedici
elektron mikroskopunda həyata keçirilmiş, 250-310 K temperatur intervalında elektrik xassələri
tədqiq edilmiş və onların yarımkeçiricilərə aid olduğu müəyyən edilmişdir. Sb
2
Se
3
üçün
E=1,66
eV olduğu müəyyənləşdirilmişdir.
200-700 nm intervalında olan müxtəlif qalınlıqlı Sb
2
Se
3
nazik təbəqələri termal buxarlanma
metodundan istifadə etməklə, otaq temperaturunda şüşə elektrod üzərinə çökdürülmüşdür
13
.
Struktur araşdırmaları göstərir ki, həmin çökdürülmüş təbəqələr xaraktercə amorf olub
səth üzərində
kifayət qədər hamar və bərabər paylanırlar. Sadə günəş vannası metodundan istifadə etməklə Sb
2
Se
3
nazik təbəqəsi sintez edilmişdir
2
. Təbəqələr Rentgen difraksiyası və ultrabənövşəyi görünə bilən
spektrofotometriyadan istifadə etməklə xarakterizə olunmuşdur. Təbəqədə ölçülən aktivləşmə
enerjisi 0,78 eV-dur.Optiki ölçmələrlə hesablanan birbaşa qadağan olunmuş zona qiyməti isə otaq
temperaturunda 1,65 eV kimi müəyyən edilmişdir. Sintez edilmiş Sb
2
Se
3
nazik təbəqələrinin səth
topologiyasının şüalanması, daha sonra su vasitəsilə kimyəvi təmizlənməsi üsullarına dair də
tədqiqatlar aparılmışdır
14
. Tədqiqatlar nəticəsində təbəqələrin səth relyefinin formalaşmasında
elektron və termal proseslərin rolunun mümkünlüyü müəyyən edilmişdir.
Stibium-selenidin elektrokimyəvi sintezi
Geniş tətbiq sahələrinə malik olan Sb
2
Se
3
nazik təbəqələrinin müxtəlif sintez üsulları
ədəbiyyat mənbələrindən məlumdur. Vakuum birgə-buxarlanması texnikası, çiləmə piroliz
texnikası, üç mərhələli temperatur metodu və s. ilə Sb
2
Se
3
-ün amorf nazik təbəqələri əldə
olunmuşdur. Müxtəlif metodlar arasında elektrokimyəvi sintez metodu nazik təbəqələrin
hazırlanması üçün ən optimal metodlardandır. Bu metodun üstünlükləri onun sadəliyi,
məhsuldarlığı və nazik təbəqələrin çökdürülməsi zamanı kimyəvi tərkibi tənzimləmək
mümkünlüyüdür. Sb
2
Se
3
nazik yarımkeçirici təbəqələri elektrokimyəvi üsulun köməyi ilə müxtəlif
alimlər tərəfindən tədqiq edilmişdir. Bu metodun köməyi ilə Sb
2
Se
3
nazik təbəqələrinin həm kristal,
həm də amorf formalarını almaq mümkündür.
Sb
2
Se
3
nazik təbəqələri selenmənbəyi kimi SeO
2
-dən istifadə etməklə, otaq temperaturunda
sulu-turş elektrolit məhlulunda sintez edilmişdir
3
. Müxtəlif mühitlərdə və qatılıqlarda
elektrokimyəvi yolla çökdürülmə zamanı müəyyən olunmuşdur ki, 9:1 həcm nisbətində SbCl
3
və
SeO
2
-nin 0,0075 M-lıq məhlularından keyfiyyətli təbəqələr çökür və nümunələr 1 saat ərzində
200
0
C-də azot atmosferində termiki emal edilmişdir. Skanedici elektron mikroskopu (SEM),
Rentgen difraksiyası və s. tədqiqat üsullarının köməyi ilə müəyyən edilmişdir ki, çökdürülmüş və
termiki emal edilmiş təbəqələr yarımkeçiricilərdir və əmələ gələn nazik təbəqələrin qadağan
olunmuş zolağının eni 1,55 eV təşkil edir.
Stibiumun atom layları aşağı potensiallı sahədə əvvəlcədən Au elektrodu üzərinə çökdürülən
Se monolayı üzərinə çökdürülmüşdür. Sb monolaylarının əmələ gəlməsinin kinetikası tsiklik
voltamperometriya və xronoamperometriya üsullarından istifadə etməklə öyrənilmişdir. Tsiklik
voltamperometriyanın nəticələrinə əsasən müəyyən edilmişdir ki, Sb
2
Se
3
dalğasının aşağı
potensiallı çöküntüsünün pik cərəyanının yoxlama faizi xətti
funksiyası ilə deyil,
2/3
kimi
qiymətləndirilir. Bu nəticələr iki ölçülü nüvə və inkişaf mexanizmli nüvə ilə monolayın yaranma və
parçalanma xüsusiyyətini əks etdirir. Əlavə olaraq xronoamperometrik təcrübələr vasitəsi ilə əldə