ХИМИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ ПЛЕНОК PbSe В СИСТЕМЕ «Pb(CH₃COO)₂ − C₆H₁₁O₇⁻ − NH₄OH – NH₄I – Na₂SeSO₃» ДЛЯ СОЗДАНИЯ СЕНСОРНЫХ СТРУКТУР

Басалаев И.Д., Маскаева Л.Н.

Уральский федеральный университет

620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19

Селенид свинца PbSe − перспективный узкозонный (0.27 эВ) материал для создания высокоэффективных ИК-детекторов, преобразователей солнечной энергии, термоэлектрических преобразователей, химических сенсоров, фотоприёмных устройств, используемых в медицине. Химическое осаждение осуществляется в щелочных средах, поэтому существует вероятность образования гидроксида свинца, препятствующего формированию беспримесного PbSe. Нами для химического синтеза впервые предложено в качестве лиганда использовать глюконат-ионы, эффективно связывающие ионы Pb²⁺, предотвращая их участие в образовании нерастворимого Pb(ОН)₂. Об этом свидетельствует расчет долевых концентраций комплексных форм свинца, проведенный в системе «Pb(CH₃COO)₂(Ac₂) − C₆H₁₁O₇⁻(Gluc⁻)− NH₄OH – NH₄I – Na₂SeSO₃» по формуле

$$\alpha_{{Pb}^{2 +}} = \frac{{\lbrack Pb}^{2 +}\rbrack}{C_{{Pb}^{2 +}}} = \frac{1}{1 + \frac{{\lbrack L}_{1}\rbrack}{k_{1}} + \frac{{{\lbrack L}_{1,2}\rbrack}^{2}}{k_{1,2}} + \ldots\frac{{{\lbrack L}_{1,2\ldots n}\rbrack}^{n}\ }{k_{1,2\ldots n}}},$$

результаты которого приведены на рисунке: в области pH ~11, благоприятного для химического осаждения твердой фазы PbSe, превалирует наиболее прочный дигидроксиглюконатный комплекс Pb(OH)₂Gluc^- (k = 4.1·10⁻¹⁷), позволяя получить пленку PbSe, не содержащую примесную фазу Pb(ОН)₂.

Диаграмма распределения свободных ионов свинца (Pb²⁺) и его комплексных форм H4 – Pb(OH)₄^2-, H3 – Pb(OH)₃^-, H1 – PbOH⁺, HG – Pb(OH)₂Gluc^2-, I4 – PbI₄^2-, I3 – PbI₃^-, I2 – PbI₂, I1 – PbI⁺, N – PbNH₃²⁺, A2 – Pb(CH₃COO)₂, A1 – Pb(CH₃COO)⁺, G2 – Pb(Gluc)₂, G1 – PbGluc⁺ от pH среды в системе «PbAc₂ − C₆H₁₁O₇⁻(Gluc⁻) − NH₄OH – NH₄I – Na₂SeSO₃» при Т= 298K.