КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 17-73-10104

НазваниеНаноструктурированные полупроводниковые композиционные материалы с регулируемой шириной запрещенной зоны на основе сульфидов PbS, CdS и ZnS и их гетероструктур

РуководительСадовников Станислав Игоревич, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук, Свердловская обл

Период выполнения при поддержке РНФ

07.2017 - 06.2019

Конкурс№23 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах, 03-601 - Химия новых неорганических функциональных и наноразмерных материалов

Ключевые словасульфиды, p-элементы, полупроводники, наночастицы, гетеронаноструктуры, направленный синтез, запрещенная зона, оптические свойства, композиционные материалы

Код ГРНТИ31.15.37

СтатусУспешно завершен

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Сульфиды свинца PbS, кадмия CdS и цинка ZnS - наиболее востребованные полупроводниковые материалы на основе p-элементов, которые применяются в электронике. Сульфид свинца PbS с шириной запрещенной зоны Eg = 0.4 эВ является узкозонным полупроводником, сульфид цинка ZnS с Eg = 3.7 эВ относят к широкозонным полупроводникам, а сульфид кадмия CdS с шириной запрещенной зоны 2.4 эВ занимает промежуточное положение. Эти сульфиды применяются в фотодетекторах с широким (от инфракрасного (ИК) до ультрафиолетового (УФ)) диапазоном излучения, в солнечных элементах с высоким коэффициентом полезного действия, термоэлектрических преобразователях и т.д. При уменьшении размера полупроводниковых частиц до нанометрового размера ширина электронных и дырочных зон уменьшается, а ширина запрещенной зоны растет. Поскольку для возбуждения электронов из валентной зоны в зону проводимости требуется большая энергия поглощенного кванта, то общая энергия оптических переходов возрастает и, как следствие, наблюдается квантоворазмерный эффект типа “синего” сдвига, т.е. смещение края полосы поглощения в коротковолновую (высокочастотную) область. Увеличение ширины запрещенной зоны наночастиц по сравнению с объемным материалом может достигать очень больших значений. Для нанокристаллов PbS, CdS и ZnS это увеличение может достигать 0.9-1.5 эВ. Уменьшая размер частиц от 100 до 5-10 нм, можно изменять ширину запрещенной зоны PbS от 0.4 эВ (объемный материал) до 1.8 эВ, для CdS от 2.4 до 2.9 эВ, а для ZnS ширина запрещенной зоны увеличивается фактически до диэлектрического состояния – 5 эВ. Таким образом, меняя размер частиц PbS, CdS и ZnS, можно варьировать величину Eg в широких пределах электромагнитного спектра - от инфракрасного до ультрафиолетового излучения. Стоит отметить, что до сих пор широкая часть спектра от длинноволнового (красного) видимого до ближнего ИК диапазона (диапазон энергий 1.8-2.4 эВ) и часть ближнего УФ диапазона (диапазон энергий 2.9-3.7 эВ) для сульфидов р-элементов остается незадействованной. Расширение применения сульфидов в диапазоне 2.9-3.7 эВ наиболее востребовано, т.к. УФ область сложна для лазерной генерации, и поэтому на сегодняшний день не существует столь же мощных твердотельных источников излучения высокой интенсивности, как в видимом и ИК диапазонах. Разработка нового наноматериала на основе cульфидов p-элементов позволит усовершенствовать приборы для лазерной оптики, масс-спектрометрии, биотехнологии и других научных исследований. С другой стороны, расширение спектральной чувствительности полупроводников, обычно работающих в ИК диапазоне, в видимую длинноволновую и ближнюю ИК области (1.8-2.4 эВ), обеспечит усиление полезного сигнала приборов, предназначенных для регистрации ИК излучения. Как следствие, появится возможность регистрации ИК сигнала без использования дополнительной ИК подсветки. Таким образов, проект направлен на получение композиционных наноматериалов с регулируемой шириной запрещенной зоны Eg в диапазоне энергий от 0.4 до 4 эВ. В проекте будет разработан универсальный способ получения наноматериалов из наночастиц размером от 5 до 30 нм, состоящих из двух или нескольких сульфидов p-элементов, например, узкозонного PbS и широкозонного ZnS. Получение полупроводникового наноматериала состоящего из наночастиц разного размера и различного состава (PbS/CdS, PbS/ZnS, ZnS/CdS), т.е. тонкослойных гетероструктур (ГС) типа квантовых ям, гетероструктур типа ядро-оболочка, квантовых точек (КТ), позволит добиться пошагового изменения ширины запрещенной зоны. Наноструктурированные сульфиды и сульфидные гетеронаноструктуры с 0.4 < Eg < 0.8 эВ предназначены для использования в качестве биометок и инфракрасных детекторов, наноструктуры с Eg = 1.4-2.7 эВ могут служить как новые материалы для прямого преобразования солнечной энергии в электричество, применяться в твердотельных УФ лазерах и использоваться в гелиокатализе, сульфидные гетероструктуры на основе ZnS с Eg = 3-4 эВ рассматриваются как новые материалы бетавольтаики (например, Cu2ZnSnS4) и быстродействующих переключателей сопротивления. Новизна проекта состоит в синтезе таких полупроводниковых гетеронаноструктур как твердые растворы PbxCd1-xS кубического сульфида свинца PbS и кубического (со структурой сфалерита) сульфида кадмия CdS(куб), структур PbS@CdS типа ядро-оболочка из кубических сульфидов PbS и CdS, тонкослойных структур CdS/ZnS и структур CdS@ZnS типа ядро-оболочка из гексагональных сульфидов CdS и ZnS. Синтез наноструктурированных сульфидов PbS, CdS, ZnS и сульфидных гетеронаноструктур с контролируемым размером наночастиц впервые позволит получить набор полупроводниковых композиционных наноматериалов с пошаговым изменением ширины запрещенной зоны от 0.4 до 4 эВ. Научную новизну обеспечит комплексное экспериментальное изучение условий синтеза и оптических свойств сульфидных гетеронаноструктур с различной морфологией и размером частиц. Синтез наноматериалов будет проведен преимущественно методами “мягкой” химии. Среди них метод испарения и конденсации при пониженном давлении, который позволяет путём прямой конденсации пара сульфидов получать тонкослойные гетероструктуры с высокой степенью сплошности, однородности и, что очень важно, с резкой границей раздела фаз. Метод позволяет контролировать толщину слоев находящихся в контакте сульфидов от нескольких ангстрем до сотен нанометров, благодаря чему можно регулировать ширину запрещенной зоны. В сольвотермальном и гидротермальном методах протекание реакций высокотемпературного гидролиза прекурсоров и термолиза металлорганических соединений позволяет синтезировать твердые сульфидные растворы и гетероструктуры типа ядро-оболочка. Главным достоинством гетероструктур типа ядро-оболочка является их полифункциональность, реализуемая за счет разделения функций ядра и оболочки. В твердых растворах благодаря переменному составу возможна реализация непрерывного изменения ширины запрещенной зоны. Преимуществом этих методов является проведение синтеза в закрытых системах при повышенных температуре и давлении, что позволяет использовать такие прекурсоры (например, элементарную серу), которые в обычных условиях практически не растворимы в воде и большинстве органических растворителей. Термальные методы синтеза позволяют в широких пределах управлять размером, кристаллической структурой и морфологией синтезируемых сульфидных наноматериалов. Коллоидный синтез, основанный на образовании зародышей твердой фазы из метастабильного состояния, позволяет синтезировать полупроводниковые квантовые точки, которые по фотостабильности и яркости флуоресценции в десятки раз превосходят традиционные органические и неорганические люминофоры. Рост КТ осуществляется в соответствии с механизмом созревания Оствальда. Наночастицы, достигшие определенного критического размера, растут за счёт растворяющихся частиц, обладающих меньшим размером. Введение в дисперсионную среду поверхностно-модифицирующих и стабилизирующих агентов (“capping” агенты) уменьшает свободную энергию поверхностного натяжения на границе раздела фаз и препятствует росту квантовых точек. В результате хемосорбции указанных агентов на поверхности квантовых точек возникает оболочка, предотвращающая рост КТ и позволяющий контролировать размер КТ. Выполненные ранее предварительные исследования наноструктурированных сульфидов PbS, CdS и Ag2S, гетеронаноструктур Ag2S@C и Ag2S/Ag показали, что выбранные методы синтеза обеспечивают направленное получение наночастиц заранее заданного размера в диапазоне от 5 до 50 нм. С помощью этих методов синтеза можно получать однородные наночастицы с узким распределением по размерам, контролировать их кристаллическую структуру и морфологию. Ширина запрещенной зоны наноразмерных сульфидных материалов будет определена из зависимостей оптического пропускания и поглощения от длины волны излучения; дополнительно будут исследованы люминесценции и флюоресценции сульфидных наночастиц и гетеронаноструктур. Определение условий синтеза конкретных гетеронаноструктур, а также зависимости между условиями синтеза, с одной стороны, и оптическими и электронными свойствами наноразмерных сульфидных наноматериалов, отличающихся разной морфологией и размером частиц, с другой стороны, является безусловной новизной проекта. Результаты выполнения проекта будут опубликованы в российских и зарубежных журналах, индексируемых в базах данных Web of Science, Scopus и РИНЦ (например, “Журнал общей химии”, “Физика и техника полупроводников”, “Физика твердого тела”, “Journal of Alloys and Compounds”, “Journal of Nanoparticle Research”, “Journal of Materials Science”).

Ожидаемые результаты
Мягкой химией, а именно сольвотермальным и гидротермальным методами, методом испарения и конденсации и коллоидным методом при разных условиях синтеза будут синтезированы полупроводниковые гетеронаноструктуры на основе сульфидов PbS, CdS и ZnS: твердые растворы PbxCd1-xS кубического сульфида свинца PbS и кубического (со структурой сфалерита) сульфида кадмия CdS(куб), гетероструктуры PbS@CdS типа ядро-оболочка из кубических сульфидов PbS и CdS, тонкослойные гетероструктуры CdS/ZnS и гетероструктуры CdS@ZnS типа ядро-оболочка, в которых сульфиды CdS и ZnS имеют гексагональную структуру типа вюрцита. Использование в указанных гетероструктурах сульфидов с одинаковой структурой (или кубической, или гексагональной) будет способствовать формированию когерентно-сопряженных границ раздела (интерфейсов). Размер ядер и толщина оболочки в гетероструктурах PbS@CdS и CdS@ZnS, размер сульфидных наночастиц в твердых растворах PbxCd1-xS и в тонкослойной гетероструктуре CdS/ZnS будет регулироваться подбором реагентов и условиями синтеза (концентрации реагентов, наличие или отсутствие комплексообразователя и его вид, температура, давление). Сопоставление оптических свойств гетероструктур, имеющих формально одинаковый состав (PbxCd1-xS и PbS@CdS или CdS/ZnS и CdS@ZnS), но разное строение, будет использовано для выбора гетероструктур с оптимальными параметрами электронной структуры (ширина запрещенной зоны, подвижность носителей заряда, интенсивность излучения и поглощения в разных спектральных диапазонах). Индивидуальные нанокристаллические сульфиды и двойные сульфидные гетеронаноструктуры будут получены гетерогенным осаждением или соосаждением (ионы двух металлов) преимущественно из водных и спиртовых растворов ацетатов, нитратов и хлоридов Pb, Cd и Zn и источника ионов серы. Как источники ионов серы при синтезе будут использованы диамид тиоугольной кислоты (NH2)2CS, сульфид натрия Na2S, элементарная сера и сульфат натрия Na2SO4. В качестве поверхностно-модифицирующих и стабилизирующих агентов (“capping” агенты) будут применяться цитрат натрия Na3Cit, Трилон Б (Na2-ЭДТА), цетилтриметиламмоний бромид (CTAB) и Triton X-100. В зависимости от метода получения и выбранных прекурсоров температура синтеза будет варьироваться от 298 до 500 K, рН растворов при синтезе индивидуальных сульфидов составит 5.5-7.5, при синтезе сульфидных геторонаноструктур от 9 до 13. Для задания необходимой величины pH будет использоваться гидроксид натрия NaOH. В растворных методах синтез, как правило, будет проводиться при избытке сульфид-анионов, обеспечивающем полное протекание реакции сульфидизации. Наивысший приоритет при подборе условий синтеза имеет определение минимальной концентрации “capping” агентов, при которой возможен синтез беспримесного наноматериала с регулируемым размером частиц. Средний размер частиц в сульфидах и сульфидных гетеронаноструктурах, синтезированных растворными методами, составит от 5 до 40 нм, а ширина запрещенной зоны будет захватывать 50-70% запланированного диапазона энергий. Тонкослойные гетероструктуры будут получены методом испарения и конденсации при пониженном давлении; это позволит снизить вероятность нежелательных побочных реакций в газовой фазе и будет способствовать равномерному осаждению на подложку сульфидных слоев высокой сплошности. В качестве источника ионов металлов будут использованы уксуснокислые соли свинца, кадмия и цинка, растворенные в олеиновой кислоте или октадецене C18H36. Как источник серы будут использованы тиосульфат натрия Na2S2O3 и сероуглерод CS2. Синтез будет проведен в токе аргона, водорода или их смеси при температурах 500-700 K. В зависимости от концентраций реагентов и условий испарения средняя толщина сульфидного слоя в тонкослойных гетероструктурах составит от 40-50 до 100-120 нм с резкой границей раздела. Все синтезированные сульфиды и сульфидные гетероструктуры будут аттестованы химико-аналитическим и энерго-дисперсионным методами по элементному и фазовому составу методами рентгеновской дифракции, Брунауэра-Эммета-Тейлора и динамического рассеяния света по размеру наночастиц, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопией по микроструктуре, морфологии и кристаллической структуре с дальним или ближним порядком. Измерение спектров оптического пропускания, абсорбции и диффузионного рассеяния и их анализ с учетом возможной размерной неоднородности наночастиц позволит найти зависимость ширины запрещенной зоны синтезированных наноматериалов от размера частиц. При уменьшении среднего размера наночастиц от 50 до 5 нм ширина запрещенной зоны для PbS будет увеличена от 0.4 до 1.4 эВ, для CdS от 2.4 до 2.9 эВ, для ZnS от 3.7 до 4 эВ. В сульфидных гетероструктурах PbxCd1-xS, PbS@CdS, CdS/ZnS и CdS@ZnS ширина запрещенной зоны будет зависеть от их состава, размера и морфологии частиц и от состояния границ раздела. Синтез наноструктурированных сульфидов PbS, CdS, ZnS и сульфидных гетеронаноструктур с контролируемым размером наночастиц впервые позволит получить набор полупроводниковых композиционных наноматериалов с пошаговым изменением ширины запрещенной зоны от 0.4 до 4 эВ. Ожидаемые экспериментальные и теоретические результаты по установлению зависимости ширины запрещенной зоны от размера и состава сульфидов будут соответствовать мировому уровню, а большинство данных по направленному синтезу сульфидных наночастиц и гетеронаноструктур с заданными оптическими свойствами будут получены впервые. По результатам выполнения представленного проекта помимо подготовки статей будет подана заявка на патент по способу получения сульфидных наноматериалов с регулируемой шириной запрещенной зоны. Результаты выполненной работы предназначены для использования в электронной промышленности и оборонном комплексе. В допустимых пределах они будут представлены в средствах массовой информации.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2017 году
В течение первого года было изучено влияние условий синтеза (концентрации реагентов, наличия или отсутствия комплексообразующего или стабилизирующего агентов) на размер получаемых квантовых точек и их чистоту. Для снижения агломерационной способности квантовых точек и исключения возможности их выпадения в осадок в дисперсионную среду вводили поверхностно-модифицирующий и/или стабилизирующий агенты, уменьшающие поверхностное натяжение на границе раздела фаз. Синтез коллоидных растворов квантовых точек PbS, CdS, ZnS с размером частиц от 3 до 20 нм проведен методом осаждения из пересыщенных реакционных смесей. Наночастицы PbS, CdS, ZnS размером от 20 до 50 нм были получены гетерогенным осаждением из водных растворов. Сольвотермальным и гидротермальным синтезом получены твёрдые растворы PbxCd1-xS на основе кубических сульфидов свинца PbS (со структурой B1) и кадмия CdS (со структурой B3). При установлении взаимосвязи между концентрационной областью образования сульфидов и экспериментальными данными, полученными при подборе условий направленного синтеза наночастиц заданного размера, обнаружен интервал концентраций, при которых наночастицы не оседают из раствора. Данный интервал концентраций является областью образования стабильных коллоидных растворов наночастиц размером от 3 до 15-20 нм. Установлено, что полученные растворы в зависимости от концентраций исходных реагентов остаются стабильными при комнатной температуре на время не менее, чем 30 дней с момента синтеза. Для аттестации и исследования структуры синтезированных образцов использована рентгеновская дифракция методом Брегга-Брентано, для определения фазового анализа проведен полуколичественный, полнопрофильный фазовый анализ, EDX анализ и химический анализ. Рентгенофазовый анализ использован так же для установления количественного соотношения фаз в исходных материалах. Размер (гидродинамический диаметр) наночастиц непосредственно в матричном растворе после синтеза определяли методом динамического рассеяния света (ДРС, Dynamic Light Scattering (DLS)). По величине удельной поверхности Ssp оценивали средний размер частиц синтезированных порошков методом БЭТ. Нанопорошки PbS, синтезированные из смесей с одинаковыми концентрациями Pb(AcO)2, Na2S и Трилона Б, не содержат примесных фаз. В большинстве случаев для синтеза беспримесных наночастиц PbS соотношение концентраций реагентов должно составлять [Pb2+]:[S2-]:[Stab] = 1 : 0.8÷2 : 0.1÷ 2. На размер синтезированных наночастиц сульфида кадмия существенное влияние оказывает не только концентрация стабилизатора, но и pH матричных растворов. Основную роль в формировании наночастиц сульфида цинка играет концентрация Na3Cit. Цитрат натрия выступает в качестве комплексообразующего агента и стабилизатора. Твёрдые растворы PbxCd1-xS получали гидротермальным синтезом в закрытом сосуде при температуре 453 K в течение 4 час из водного раствора тиокарбамида. Давление насыщенного пара над раствором достигало 1·10^6 Па. По данным рентгеновской дифракции, все синтезированные образцы PbS имеют одинаковый набор дифракционных отражений, соответствующий кубической структуре с пространственной группой Fm-3m (тип B1). Образцы CdS имеют набор дифракционных отражений, соответствующий кубической структуре с пространственной группой F-43m (тип B3). Результаты сканирующей электронной микроскопии в совокупности с данными по размеру областей когерентного рассеяния, найденными рентгеновским методом, свидетельствуют о сильной агломерации нанопорошков. Возможной причиной агломерации является гидрофобность поверхности синтезированных сульфидных наночастиц. Согласно результатам размерного распределения, полученному анализом растровых электронных микрофотографий, наночастицы в порошках объединены в рыхлые агломераты. Средний размер агломератов равен 2-5 мкм. Проведено первоначальное компьютерное моделирование ближнего порядка в подрешетке серы кубических и гексагональных сульфидов. Компьютерное моделирование ближнего порядка показало, что имеется бесконечное множество решений, связывающих вероятность разноименной связи во второй координационной сфере квадратной решетки с вероятностью разноименной связи в первой КС. Это значит, что даже при максимальном ближнем порядке в 1-й КС параметр ближнего порядка во 2-й КС будет переменной величиной. Наличие ближнего порядка в 1-й КС неметаллической плоскости, например, на позиции 8(с) не является достаточным условием для образования дальнего порядка. Инвариантность металлической и неметаллической подрешеток при моделировании ближнего порядка позволяет использовать полученные результаты для анализа атомного замещения в металлической подрешетке синтезированных твёрдых растворах PbxCd1-xS.

Публикации

1. Садовников С.И., Ремпель А.А., Гусев А.И. Short-range order and correlations of S atoms in PbS nanofilms Mendeleev Communication, V. 27. No 6. p.589-591 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1016/j.mencom.2017.11.017

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Гидрохимическим соосаждением и методом испарения и конденсации на основе сульфидов цинка ZnS, кадмия CdS, свинца PbS и серебра Ag2S с разными кристаллическими структурами синтезированы полупроводниковые тонкослойные структуры CdS/ZnS, гетеронаноструктуры типа ядро-оболочка PbS@CdS с разным размером и твердые растворы Pb1-xAgxS (x < 0.15). Для аттестации и исследования структуры образцов тонкослойных структур и гетеронаноструктур использована рентгеновская дифракция, для определения фазового анализа проведен полуколичественный полнопрофильный фазовый анализ, EDX анализ и химический анализ. Рентгенофазовый анализ использован так же для установления количественного соотношения фаз. Тонкослойные структуры CdS/ZnS были получены методом испарения и конденсации с использованием в качестве исходных реагентов цинка, кадмия и газообразного сероводорода, в качестве несущего газа использовали аргон. Гетеронаноструктуры типа ядро-оболочка PbS@CdS синтезировали сольвотермальным методом с использованием L-цистеина C3H7NO2S как стабилизирующего и покрывающего агента. Сульфид кадмия CdS в гетеронаноструктурах этого типа использовался как материал оболочки. Первоначально химическим осаждением синтезировали нанокристаллы PbS с кубической структурой в водном растворе нитрата свинца Pb(NO3)2 и сульфида натрия Na2S. Затем на поверхности нанокристаллов PbS при температуре 400 K выращивали оболочку CdS, используя растворы СdCl2 и L-цистеина с добавлением элементарной серы S. Максимум квантового выхода фотолюминесценции, достигающий 43%, наблюдался при толщине оболочки CdS, составляющей примерно 3-4 монослоя. Гетеронаноструктуры PbS@CdS с оболочкой из сульфида кадмия имели более высокую люминесценцию по сравнению с нанокристаллами PbS. Наиболее мелкие гетеронаноструктуры PbS@CdS размером 12-16 нм синтезированы из реакционных смесей с пониженной концентрацией сульфида натрия Na2S и с увеличенной до 0.06 моль л-1 концентрацией L-цистеина, который использовался как дополнительный источник ионов серы. Оптические свойства тонкослойных структур CdS/ZnS, гетеронаноструктуры типа ядро-оболочка PbS@CdS и твердых растворов Pb1-xAgxS изучали по спектрам отражения. Ширину запрещенной зоны Eg синтезированных сульфидных гетероструктур и твердых растворов определяли по спектрам отражения, построенным в энергетической шкале. Для расчета ширины щели использовали функцию Кубелки-Мунка и соотношение Тауца. Расчет показал, что ширина запрещенной зоны Eg тонкодисперсных порошков кубических твердых растворах Pb1-xAgxS (x < 0.15) изменяется от 0.46 до 0.89 эВ. В результате проведенных экспериментов методом испарения и конденсации синтезированы полупроводниковые тонкослойные структуры CdS/ZnS с разным размером частиц, толщиной, фазовым соотношением ZnS и CdS. Толщина слоев составляет от 90 до 500 нм, размер частиц варьировался от 30 до 80 нм. Синтез протекает в области смешанного кинетически-диффузионного роста с малой энергией активации. Проведено соосаждение CdS и ZnS в реакции с сероводородом в среде аргона. Выбраны оптимальные режимы поочередного осаждения CdS и ZnS, обеспечивающие однофазный состав каждого слоя и минимальное содержание в газовой фазе продуктов диссоциации сероводорода. Гетерогенным осаждением из водных растворов с последующей сольвотермальной обработкой синтезированы гетеронаноструктуры типа ядро-оболочка PbS@CdS размером от 20 до 70 нм. На первом этапе синтеза в присутствии L-цистеина осаждаются наночастицы PbS, затем сольвотермальным синтезом при температуре 400 K, используя не реагирующие при комнатных условиях растворы СdCl2 и L-цистеина с добавлением элементарной серы S, на поверхности нанокристаллов сульфида свинца формировали оболочки из сульфида кадмия, тем самым получая гетеронаноструктуры PbS@CdS. Средний размер гетеронаноструктур PbS@CdS меняется от 10-15 до 50-60 нм при размере ядра PbS от 10 до 50 нм. Установлено, что допирование металлической подрешетки сульфида свинца серебром и замещение атомов Pb атомами Ag в в ограниченных кубических твердых растворах Pb1-xAgxS (x < 0.15) сопровождается незначительным ростом периода решетки кубических твердых растворов, уменьшением коэффициента термического расширения, слабым увеличением модуля упругости и увеличением ширины запрещенной зоны Eg от 0.46 до 0.89 eV при изменении x от 0 до 0.15.

Публикации

1. Садовников С.И. Thermal stability and recrystallization of semiconductor nanostructured sulfides and sulfide solid solutions Journal of Alloys and Compounds, V.788. P.586-599 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.02.244

2. Садовников С.И. Тепловое расширение ограниченных полупроводниковых твердых растворов AgxPb1−xS Физика твердого тела, Т.61, № 6. - С.1-5. (год публикации - 2019)

3. Садовников С.И. Thermal, elastic and optical properties of nanostructured Pb1-xAgxS solid solutions Mendeleev Communications, - (год публикации - 2019)

4. Садовников С.И. Preparation and morphology of CdZnS thin films International Journal of Nanoscience, - (год публикации - 2019)

5. Садовников С.И. Thermal expansion of nanostructured solid solutions of lead and silver sulfides International Journal of Nanoscience, - (год публикации - 2019)

6. Садовников С.И. Effect of particle size and composition on thermal expansion of semiconductor PbxCd1-xS nanocomposite 16th IUPAC High Temperature Materials Chemistry Conference (HTMC-XVI) / Book of Abstracts. Ekaterinburg: Ural State Pedagogical Univ., 2018., P.269 (год публикации - 2018)

7. Садовников С.И. Синтез и строение нанокомпозитных тонкослойных структур CdS/ZnS Всеросс. конф. с междунар. участ. ”Химия твердого тела и функциональные материалы”. Под ред. В.В. Гусарова. С-Петербург: Новбытхим, 2018., С.308 (год публикации - 2018)

8. Садовников С.И. Thermal Stability of Nanostructured Semiconductor Sulfides 4th NanoWorld Conference (NWC Paris - 2019) (March 4-6, 2019, Paris, France), Book of Abstracts, 2019. P.16. (год публикации - 2019)

9. Садовников С.И. Lattice and Optical Properties of Semiconductor Pb1-xAgxS Solid Solutions 4th NanoWorld Conference (NWC Paris - 2019) (March 4-6, 2019, Paris, France), Book of Abstracts, 2019. P.28-29. (год публикации - 2019)

Возможность практического использования результатов
не указано