Фотолиз азида таллия и гетеросистем на его основе Шурыгина, Лилия Ивановна

Введение к работе

з

Актуальность темы. В физике и химии твердого тела большое внимание уделяется разработке методов направленного регулирования фогочувствителыюсти солей, разлагающихся под действием света. Наиболее перспективным методом регулироваши фотохимической и фотоэлектрической чувствительности фотолшируїощнхся солей является создание гетеросистем "светочувствительная соль - металл (шлутпюводник)". Изучение фотопроцессов, протекающих в необычных гетероснстемах "светочувствительная соль -металл (полупроводник)" является одной m важных задач физико - химических исследований. Среди большого многообразия фогошвирующихся систем особое место занимают гетеросистемы, созданные їй основе азидов тяжелых металлов (ATM), один из компонентов которых (азид) разлагается под действием света Ранее было установлено, что фотохимическая и фотоэлектрическая чувствительность Pb(N₃)2 и AgN₃ изменяется при котакте их с металлами и голупрошдниками. При этом отмечалось изменение фоточувствительности азидов, как в области собственного поглощения, так и в длинноволновой области спектра. ТП% являясь типичным представителем ATM, и, обладая высокой фотохимической чувст-шггельностью, представляет собой удобный модельный объект для исследования процессов, протекающих в индшшдуальных ATM и в гетеросистемах "азид-металл (полуїтроводник)".

Однако, к настоящему времени систематических исследований влияния металлов на кинетические закономерности фотолиза и фототока в азиде таллия не проводилось. Также не было выполнено -работ по изучению фотохимической н фотоэлектрической чувствительности гетеросистем "ТМз-полутфоводник". Отсутствие названных экспериментальных исследовшшй, а также данных по идентификации конечных продуктов фотохимического разложешія TTNj препятствовало созданию достоверной картины процессов, протекающих в азиде таллия под действием света Фотохимические превращения являются проявлением фотоэлектрических процессов, поэтому важная роль отводится неравновесным носителям зарядов. Таким образом, для уточнегам механизма фотохимического разложения азида таллия необходимо установить мехашгзм переноса носителей заряда через границы разделов "TIN₃ - металл" и "ТТНз - пол>тгроводник".

Иель работы - исследование процесса фотолиза T1N₃ и гетеросистем "TIN₃-металл (А1, In, Bi, Си)" и "ТШз-полупроводник (CdS, CdTe, Cu₂0)" в интервале длин волн фотолизирующего света 365-1500 им при Т=293К.

Задач» работы:

1. определить качествешшй и количественный состав продуктов фотохимического разложения ТГМ₃ и гетеросистем на его основе;

2. исследовать кинетические закономерности фотолиза и фототока в T1N₃ и гетеросистемах на его основе в зависимости от:

а) интенсивности падающего светового потока с Л, = 365 км;

б) предварительного экспонирования образцов светом с Х= 365 им;

3. рассчитать эффективные константы скорости фотолиза ТШз и гетеросистем "ТШз-металл", "ТШз-полупроводник" при Т=293 К;

4. рассчитать и построить диаграммы энергетических зон контактов "TIN₃-метадл" и "ТШз-полупроводник";

5. выяснить вероятный механизм переноса носителей заряда через границу раздела "ТШз-металл", "ТШэ-полупроводник";

6. предложить модель фотолиза гетеросистем "ТШз-металл (полупроводник)".
Научная новизна:

1. внервые проведены систематтгческие исследования кинетических закономерностей
фотолиза и фототока в ТШз и гетеросистемах "ТШз-металл (Al, In, Bi, Си)" и "T1N₃-
полупроводшпе (CdS, CdTe, С112О)" в зависимости от:

а) интенсивности падающего светового потока с Х?=365 им;

б) предварительного экспонирования образцов светом с А.= 365 им;

2. впервые, используя выводы теории фотоэмиссии, а также в результате сопоставления спектрофотометрических и масс-спекпкм«етрических данных проведена идентификация твердофазного продукта фотохимического разложения ТШз и гетеросистем "ТШз-металл (полупроводник)". Установлено, что твердофазным продуктом фоторазложения ТШз и гетеросистем "ТШз-металл (толупроводвик)" при воздействии светом с А=365 їм являются частицы металлического таллия преимугдествешю двух размеров.^ ж 40-50 и »100 А;

3. на основании расчёта некоторых параметров (толщины слоя объемного заряда (d), величин разрывов в валентной зоне (ДЕу) и зоне проводимости (МУ, величин изгибов зон в ТШз и полупроводниках (Va)) и результатов исследований контактных фото-ЭДС построены диаграммы энергетических зон контактов "ТШз-метадл (подупроводішк)";

4. измерены и рассчитаны темновые вольт - амперные характеристики (ВАХ) и предложен вероятный механизм переноса носителей заряда через контакты "ТШз-металл (полупроводник)";

5. рассчитаны эффективные константы скорости фотолиза ТШ₃ и гетеросистем "ТШз-металл (полупроводник)" по кинетике накопления конечных продуктов (газообразного азота и металлического таллия);

6. предложена зкеперимеїгіїальш-обоснованная модель фотохимического разложения ТШз и гетероенстем "ТШз-металл (полупроводник)".

Практическая значимость работы заключается в возможности применит TIN₃ для создания систем с регулируемым уровнем фоточувствительности, а также качестве средства записи информации. Результаты работы, свидетельствующие контактной, фотоэлектрической природе фотопроцессов в гетеросистемах "TIN3 металл (полупроводник)", могут служить для уточнения механизма фотохимическоп разложения азидов тяжёлых металлов.

Основные положения, выносимые на зашиту:

1. результаты исследований кинетических закономерностей фотолиза и фототока в TTNj! гетеросистемах "Т&ч'з -металл (Al, In, Bi, Си)" и "ТТ^-полупроводник (CdS, CdTe, CujO) при экспонировании светом с А?=365 им, при Т=293 К;

2. идентификация твердофазного продукта фотохимического разложения TlNj и гете росистем "ТКЧ₃-металл (полупроводник)";

3. механизм переноса носителей заряда через контакты "ПМз-мегалл (полупроводник)";

4. оценки эффективных констант скорости фотолиза TINj и гетеросистем "TINi металл (полупроводник)";

5. возможная модель фотохимического разложения гетеросистем "ТЙЧз-металл (полу проводішк)".

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались н обсуждались и,-6 Международной конференции "Радиационные гетерогетшые процессы" (Кемерово 1995); 4 Международной конференции "Прочность и пластичность материалов в ус ловиях внешних энергелгческих воздействий" (Новокузнецк, 1995); 1 научно практической конференции "Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири" (Ке мерово, 1995); Всероссийской научной конференции "Молодежь и химия" (Красно ярск, 1997); Всероссийской научной конференции "Молодежь и химия" (Красноярск 1998); Международной конференции "Физико-химические процессы в неорганиче ских материалах" (Кемерово, 1998); 1 Всероссийской научной школе молодых учё пых "Радиационная физико-химия неорганических материалов" (Томск, 1999).

Публикации. Результаты диссертации изложены в 14 научных публикациях Список основных публикаций приведён в конце автореферата.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав выводов н списка цитируемой литературы из 95 наименований и содержит 126 етра ниц машинописного текста, 50 рисунков и 19 таблиц.