Ηλεκτρολυτικές Ιδιότητες Λεπτών Υμενίων CdSe

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο εργαστήριο Ηλεκτροτεχνικών Υλικών του τομέα Συστημάτων Μετάδοσης Πληροφορίας και Τεχνολογίας Υλικών της Σχολής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου και στο εργαστήριο Φυσικοχημείας της Σχολής Χημικών Μηχανικών. Σκοπός της εργασίας είναι η ηλεκτρολυτική εναπόθεση λεπτών υμενίων Σεληνιούχου Καδμίου, CdSe, σε δοκίμια Νικελίου, Ni και ο χαρακτηρισμός τους με βάση τις ηλεκτρο-οπτικές τους ιδιότητες. Αναλυτικότερα για την ηλεκτρολυτική διαδικασία χρησιμοποιήθηκε λουτρό που περιείχε θεεϊκό κάδμιο και οξείδια του καδμίου με pH=2.2, ενώ η θερμοκρασία ήταν σταθερή στους 60oC. Τα δοκίμια παρασκευάστηκαν υπό συνθήκες συνεχούς τάσης σταθερής τιμής -1V και συνολικά η διαδικασία έγινε για 10 δοκίμια. Από τα δοκίμια αυτά εξετάζονται αναλυτικά τα 6 αφού τα υπόλοιπα δεν ολοκλήρωσαν επιτυχώς την διαδικασία. Στην συνέχεια ακολούθησε ο χαρακτηρισμός των δειγμάτων μέσω της λήψης I-V κυματομορφών σε συνθήκες φωτός και σκοταδιού με την βοήθεια κλωβού καταγράφοντας την ένταση του ρεύματος για τάση από -3V έως 3V. Τα 5 πρώτα κεγάλαια αποτελούν το θεωρητικό μέρος της εργασίας αυτής με σκοπό την κατανόηση των βασικών αρχών της φυσικής των ημιαγωγών με ιδιαίτερη έμφαση στις φωτοηλεκτροοπτικές τους ιδιότητες και στις διεπαφές των ημιαγωγών. Στο έκτο κεφάλαιο παρουσιάζεται αναλυτικά η πειραματική διάταξη που χρησιμοποιήθηκε και η πειραματική διαδικασία που ακολουθήθηκε. Τέλος στο έβδομο κεφάλαιο παρατίθενται τα αποτελέσματα των μετρήσεων και τα συμπεράσματα της εργασίας περί εναπόθεσης σεληνιούχου καδμίου, CdSe, σε υπόστρωμα νικελίου, Ni.

Λέξεις κλειδιά

Ημιαγωγοί, ενεργειακό διάκενο, φωτοβολταϊκή μετατροπή, δίοδος Schottky, ωμική επαφή, ανορθωτική επαφή, ηλεκτρολυτική εναπόθεση, σεληνιούχο κάδμιο, νικέλιο, I-V χαρακτηριστική.

This diploma thesis was carried out in the laboratory of Electrical Materials in the faculty of Electrical and Computer Engineering of the National Technical University of Athens and in the laboratory of Physical Chemistry in the Department of Chemical Engineering. The purpose of this study is the electrolytic deposition of thin film Cadmium Selenide, CdSe samples in Nikel, Ni and their characterization based on the electro-optical properties. Specifically for the electrolytic process used bath containing cadmium sulfate and cadmium oxide with pH = 2.2, the temperature was constant at 60 0C. The samples were subjected to 1V DC voltage. The deposition was carried out on 10 samples, 6 of which were studied in detail, as the electrolysis deposition process was not successfully completed on the remaining 4 samples. Upon completion of the process the samples were characterized using I-V measurements after being placed into Faraday cage. The first five chapters describe the theoretical part of this work aiming at the understanding of the main principles of semiconductor physics as well as metal- semiconductor contacts (Schottky diode) with emphasis in their electro-optical properties. At the same time , it prepares the reader for the practical part, introducing him to the basic meanings required for the full understanding of the experiment. The sixth chapter consists of the experiment, where the arrangements used for the preparation and characterization of the samples are studied in detail, followed by the presentation and comments on the results, leading to the final conclusions on the elecrodeposition of cadmium selenide on oxidized nickel under direct current.

Keywords:

Semiconductors, solar sell, Schottky diode, electrodeposition, cadmium selenide (CdSe), Nickel (Ni), rectifier, quantum dots.