heal.abstract |
Στόχος της παρούσας μεταπτυχιακής ερευνητικής εργασίας είναι η ανάπτυξη υβριδικών συστημάτων με βάση το χαλκογενές του σεληνιούχου καδμίου (CdSe) παρουσία οργανικών ενώσεων, όπως επίσης ο χαρακτηρισμός των ημιαγώγιμων επιστρωμάτων, η μελέτη των φωτοηλεκτροχημικών ιδιοτήτων τους και η αξιολόγησή τους.
Η τεχνολογία των λεπτών υμενίων έχει προσελκύσει έντονο ερευνητικό ενδιαφέρον λόγω του μεγάλου εύρους των εφαρμογών. Σε αυτή τη μεταπτυχιακή εργασία, μελετάται η ανάπτυξη των λεπτών υμενίων με τη μέθοδο της καθοδικής ηλεκτρολυτικής απόθεσης. Τα λεπτά υμένια απότεθηκαν πάνω σε υποστρώματα τιτανίου. Τα δυναμικά απόθεσης βασίστηκαν σε γραφήματα κυκλικής βολταμμετρίας γραμμικής σάρωσης. Τα δυναμικά απόθεσης, τα οποία επιλέχθηκαν για το ανόργανο σύστημα CdSe και το υβριδικό σύστημα της φερροκεναλδεϋδης (FcCHO) σεληνιούχου καδμίου, ήταν 550 mV, 650 mV και 750 mV. Τα δυναμικά απόθεσης, τα οποία επιλέχθηκαν για το υβριδικό σύστημα του φερροκενίου (Fc) και του σεληνιούχου καδμίου, ήταν 450 mV, 550 mV, και 650 mV σε σχέση με το ηλεκτρόδιο αναφοράς (Ag/AgCl/KCl/K2SO4). Το ηλεκτρολυτικό λουτρό αποτελείται από 0,2 Μ CdSO4 και 0,002 Μ H2SeO3. Η θερμοκρασία του ηλεκτρολυτικού λουτρού διατηρήθηκε σταθερή στους 85 οC. Το pH ρυθμίστηκε στο 2,2 και η ταχύτητα ανάδευσης στους 500 rpm.
Αρχικά, αναπτύχθηκαν ανόργανα λεπτά υμένια σεληνιούχου καδμίου, CdSe, τα οποία χρησιμοποιήθηκαν ως δείγματα αναφοράς. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήθηκαν οι οργανικές ενώσεις του φερροκενίου και της φερροκεναλδεϋδης για την ανάπτυξη υβριδικών ημιαγώγιμων λεπτών υμενίων. Η προσθήκη των οργανικών ενώσεων είχε ως σκοπό τη βελτίωση της φωτοηλεκτροχημικής απόδοσης. Τα τρία συστήματα συγκρίθηκαν και αξιολογήθηκαν με σκοπό την εύρεση του συστήματος που παρουσιάζει τη βέλτιστη φωτοηλεκτροχημική απόδοση.
Τα δείγματα χαρακτηρίστηκαν μέσω της τεχνικής περίθλασης ακτίνων X (XRD), της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM), της ανάλυσης της ενεργειακής διασποράς (SEM/EDAX) και προσδιορίστηκε η φωτοηλεκτροχημική απόδοση μέσω της φωτοηλεκτροχημικής κυψελίδας (PEC).
Στο θεωρητικό μέρος, παρουσιάστηκαν οι βασικές αρχές της χημείας των ημιαγωγών. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στην καθοδική ηλεκτρολυτική απόθεση καθώς είναι η μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε κατά τη διάρκεια της πειραματικής διαδικασίας. Ακόμα, αναλύθηκαν οι βασικές αρχές και η οργανολογία των φυσικών μεθόδων χαρακτηρισμού των αποθεμάτων που χρησιμοποιήθηκαν κατά την πειραματική διαδικασία. Επίσης, αναλύθηκαν εκτενέστατα οι φωτοηλεκτροχημικές ιδιότητες, καθώς o ρόλος τους στην αξιολόγηση των ημιαγώγιμων συστημάτων είναι σημαντικός.
Στο πειραματικό μέρος, παρουσιάζονται η πειραματική διαδικασία, οι πειραματικές συνθήκες καθώς και η προετοιμασία των δοκιμίων. Στα αποτελέσματα, παρουσιάζονται τα πειραματικά αποτελέσματα, ο χαρακτηρισμός των αποθεμάτων, τα διαγράμματα, οι συγκριτικοί πίνακες, ο σχολιασμός των αποτελεσμάτων και η προοπτική περαιτέρω έρευνας.
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι φωτοηλεκτροχημικές αποδόσεις των υβριδικών ημιαγωγοί βελτιώθηκαν σε σύγκριση με τις φωτοηλεκτροχημικές αποδόσεις των ανόργανων ημιαγωγών. Συγκρίνοντας τα αποτελέσματα των υβριδικών ημιαγώγιμων συστημάτων, οι φωτοηλεκτροχημικές αποδόσεις των υβριδικών ημιαγωγών παρουσία φερροκενίου ήταν καλύτερες σε σχέση με τους υβριδικούς ημιαγωγούς παρουσία φερροκεναλδεΰδης. |
el |