Ηλεκτρολυτικη Εναποθεση Σεληνιουχου Καδμιου Σε Οξειδωμενη Επιφανεια Νικελιου (δομη Μεταλλου-μονωτη-ημιαγωγου)

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο εργαστήριο Φυσικοχημείας της Σχολής των Χημικών Μηχανικών καθώς και στο εργαστήριο Ηλεκτροτεχνικών Υλικών του τομέα Συστημάτων Μετάδοσης Πληροφορίας και Τεχνολογίας Υλικών της Σχολής των Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου. Σκοπός της είναι η ηλεκτρολυτική εναπόθεση λεπτών υμενίων σεληνιούχου καδμίου (CdSe) σε δοκίμια νικέλιου (Νi) και ο χαρακτηρισμός τους με κύριο σκοπό τις φωτοβολταϊκές εφαρμογές. Επιπρόσθετα με σκοπό τον προσδιορισμό του τύπου του ημιαγωγού που εναποθέσαμε στο δοκίμιο, οξειδώσαμε αυτό δημιουργώντας μονωτική επίστρωση υπεράνω του μετάλλου (νικελίου), μονώνοντας κατά αυτόν τον τρόπο το υπόστρωμα (νικέλιο) από τον ημιαγωγό (σεληνιούχο κάδμιο). Η διαδικασία αυτή δεν επιτρέπει την διέλευση ρεύματος στο υπόστρωμα και οδηγεί, θεωρητικά, στον επιτυχή χαρακτηρισμό του ημιαγωγού, με την μέθοδο των τεσσάρων ακίδων. Αναλυτικότερα, για την ηλεκτρολυτική διαδικασία χρησιμοποιήθηκε λουτρό που περιείχε θειϊκό κάδμιο και οξείδια του σεληνίου με pH=2.2, ενώ η θερμοκρασία ήταν κυμαινόμενη από 65 έως και 75ο C. Τα δοκίμια παρασκευάστηκαν υπό συνθήκες συνεχούς τάσης σταθερής τιμής 1V και συνολικά έγινε απόθεση σε 12 δοκίμια. Από τα δοκίμια αυτά εξετάζονται αναλυτικά 9 καθώς τα υπόλοιπα 3 δεν ολοκλήρωσαν επιτυχώς την διαδικασία της ηλεκτρολυτικής εναπόθεσης. Στη συνέχεια ακολούθησε χαρακτηρισμός των δειγμάτων με χρήση περίθλασης ακτίνων Χ (XRD) καθώς και η λήψη I-V κυματομορφών κατά την τοποθέτηση τους σε κλωβό Faraday.Τα πέντε πρώτα κεφάλαια αποτελούν το θεωρητικό μέρος της εργασίας αυτής, που σκοπό έχει την κατανόηση των βασικών αρχών της φυσικής των ημιαγωγών με ιδιαίτερη έμφαση στις φωτοηλεκτροχημικές τους ιδιότητες καθώς και των επαφών μετάλλου-ημιαγωγού (δίοδος Schottky). Ταυτόχρονα προετοιμάζει τον αναγνώστη για το πρακτικό μέρος, εξοικειώνοντας τον με βασικές έννοιες, απαραίτητες για την αποτελεσματική αφομοίωση του πειράματος. Το έκτο κεφάλαιο αποτελεί το πειραματικό μέρος, όπου παρουσιάζονται αναλυτικά οι διατάξεις οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν για την παρασκευή και τον χαρακτηρισμό των δειγμάτων. Παρουσιάζονται τα αποτελέσματα, σχολιάζονται και καταλήγουμε σε συμπεράσματα περί της εναπόθεσης σεληνιούχου καδμίου σε οξειδωμένο νικέλιο με χρήση σταθερής τάσης.