Нуклеация и рост наночастиц сульфида и теллурида кадмия при электроосаждении

M. Dergacheva; N. Gudeleva; K. Leontyeva; K. Urazov; G. Khussurova

doi:10.15328/chemb_2013_415-24

M. Dergacheva Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В.Сокольского, г. Алматы
N. Gudeleva Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В.Сокольского, г. Алматы
K. Leontyeva Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В.Сокольского, г. Алматы
K. Urazov Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В.Сокольского, г. Алматы
G. Khussurova Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В.Сокольского, г. Алматы

DOI: https://doi.org/10.15328/chemb_2013_415-24

Ключевые слова: нуклеация, кинетика кристаллизации, электрокристаллизация, теллурид кадмия, сульфид кадмия

Аннотация

Методом хроноамперометрии изучена кинетика процесса нуклеации и роста электроосажденных нанокристаллов CdS и CdTe для тонкопленочных солнечных элементов. Проведено сопоставление экспериментальных данных с теоретическими моделями. Установлено, что в зависимости от условий электроосаждения, нуклеация и рост CdTe и CdS описываются закономерностями двуразмерного 2D или трехразмерного 3D роста с мгновенной нуклеацией, осложненного последующей диффузией. В процессе электроосаждения сульфида кадмия на стеклоуглеродном электроде имеет место механизм 2D мгновенной нуклеации. Сульфид кадмия на электроде SnO₂/cтекло осаждается по механизму мгновенной нуклеации 3D типа. Нуклеация и рост CdTe на поверхности CdS является двуразмерным 2D ростом с мгновенной нуклеацией. Поверхность слоя CdS, нанесенного методом электроосаждения на подложку SnO₂/стекло, представляет собой плотный слой ориентированных частиц с размером ~20 нм. Обнаружено наличие частиц с меньшими размерами ~8-20 нм.

Литература

Damaskin B.B.; Petriy O.A.; Tsirlina G.A. Electrokhimiya. - M.: Kolos; 2006. 672 p. (in Russ.)

Dergacheva M.B. Elektroosajdenie poluprovodnikov // Vest.KazNU. 2007. № 2(46). S. 128-139. (in Russ.)

Dergacheva M.B.; Gudeleva N.N.; Bekmukhametova F.S.; Salaeva Z.P. Elektrokhimicheskoe povedenie CdS/Cd elektroda v rastvorakh elektrolitov; soderzhashchikh sul’fid-iony // Jurn. obshch. Khimii. 1999. Т. 69; № 10. S.1615–1619. (in Russ.)

Dergacheva M.B.; Chaikin V.V.; Pantileeva E.P. Elektroosazhdenie soedineniya CuSeх na uglerodsoderzhashchikh elektrodakh // Jurn. prikl. Khimii. 2004. Т. 77; № 8. P. 1289–1294. (in Russ.)

Dergacheva M.B.; Chaikin V.V. Elektroosazhdenie poluprovodnikovykh plenok CuInSe2 na steklouglerodnom electrode iz sernokislykh elektrolitov // Jurn. prikl. Khimii. 2008. Т. 81; № 4. S. 576–579. (in Russ.)

Dergacheva M.B.; Urazov K.A.; Chaikin V.V. Poluchenie plenochnykh poluprovodnikov sostava CuInxGa1-xSe2 metodom elektroosajdeniya // Sb. Dokl. VI Mezhdunarodnogo Beremzhanovskogo s’ezda po khimii i khim. tekhnologii. Karaganda. 2008. S. 234-238. (in Russ.)

Dergacheva M.B.; Urazov K.A.; Pen’kova N.V.; Gudeleva N.N. Elektroosajdenie oluprovodnikovykh plenok CuInSe2 na molibdenovom electrode // Jurn. prikl. Khimii. 2010. Т. 83; № 4. S.601–605. (in Russ.)

Dergacheva M.B.; Pen’kova N.V.; Kim I.E. Elektroosajdenie telluride kadmiya iz elektrolitov na osnove etilenglikolya // Jurn. prikl. Khimii. 2010. Т. 83; № 3. S.431–434. (in Russ.)

Dergacheva M.B.; Mayeva K.A.; Gudeleva N.N.; Urazov K.A.; Grigir’eva V.P. Vliyanie osveshcheniya na elektrokhimicheskoe osazhdenie selena(IV) // Izv.NAN RK. Seriya khim. I khim. tekhnol. 2012; № 5. S. 54–61. (in Russ.)

Dergacheva M.B.; Urazov K.A.; Mit K.A.; Mayeva K.A. AFM studies of ZnS thin films produced by electrodeposition // The 3-rd International Symposium on Nanotechnology; Energy and Space. – Almaty; 2013. – P.60-61. (in Eng.)

Dergacheva M.B.; Mayeva K.A.; Mit K.A.; Urazov K.A.; Khussurova G.M. The investigation of the surface of CdS films; prepared by electrodeposition in galvanostatic mode// The 3-rd International Symposium on Nanotechnology; Energy and Space. – Almaty; 2013. – P.62-63. (in Eng.)

Dergacheva M.B.; Urazov K.A.; Mit K.A.; Gudeleva N.N.; Grigir’eva V.P. Sostav I morfologiya poverkhnosti plenok CuInSe2; elektroosazhdennykh na molibdene // Fizika I khimiya obr. mater. 2013; №4. S. 39-44. (in Russ.)

Dergacheva M.B.; Gudeleva N.N.; Pen’kova N.V.; Chaikin V.V. Malakhov V.A.; Komashko L.V.; Grigir’eva V.P. Metod khimicheskogo osazhdeniya tonkih plenok CdS na podlozhki SnО2/steklo pri izgotovlenii tonkoplenochnikh aotoelementov // Izv. NAN RK. Seriya khim. I khim. tekhnol. 2007; № 3. S. 55-62. (in Russ.)

Dergacheva M.B.; Gudeleva N.N.; Pen’kova N.V.; Khussurova G.M.; Matakova R.N.; Grigir’eva V.P. Elektroosajdenie CdTe na plenochnom CdS electrode. II. Elektrokhimicheskie processi pri sovmestnom vosstanovlenii ionov Cd(II) i Те(IV) // Izv. NAN RK. Seriya khim. 2005; № 3. S. 36-45. (in Russ.)

Rudnev A.V.; Zapryanova T.; Molodkina E.B.; Danilov A.I.; Polukarov Yu.M. Nachal’nye stadia elektrokristallizatsii medi na polikristallicheskoy platine I steklouglerode v prisutstvii atsetonitrila // Elektrokhimiya. 2008. Т. 44; № 7. S. 906-913. (in Russ.)

Rabchinskiy S.M..; Bagaev S.I.; Strel’tsov E.A. Atomnye sloi kadmiya na Те-elektrodakh // Elektrokhimiya. 2006. Т. 42; № 8. SС. 916-923. (in Russ.)

Mori E.; Rajeshwar R. The kinetics of electrocrystallization of tellurium and cadmium telluride at the glassy carbon surface //J. Electroanal. Chem. 1989. V. 258. P. 415-429. (in Eng.)

Valderrama R.C.; Miranda–Hern‘andaz M.; Sebastian P.J.; Ocampo A.L. Electrodeposition of indium onto Mo/Cu for the deposition of Cu(In;Ga)Se2 thin films // Electrochim. Acta. 2008. V. 53. P. 3714- 3721. (in Eng.)

Scharifker B.R.; Mostany J. Three-dimensional nucleation with diffusion controlled growth. Part I. Number density of active sites and nucleation rates per site // J. Electroanal. Chem. 1984. V. 177; N 1-2. P.13 -23. (in Eng.)