Исследована структура слоев пористого кремния, сформированных при различных плотностях тока и продолжительностях анодной электрохимической обработки. Произведен статистический анализ распределения по размерам (диаметрам пор и толщине скелета) элементов матрицы пористого кремния, полученного в различных режимах анодирования. Разработана методика удаления приповерхностного слоя пористого кремния, вызывающего трудности при электрохимическом заполнении каналов пор металлами, и оценен эффект данной операции на структурные параметры внутренних областей пористого кремния. Даны рекомендации касательно применения слоев пористого кремния в составе гетероэпитаксиальных структур и нанокомпозитов на основе пористого кремния и германия, позволяющих обеспечить возможность реализации более оптимальных подходов к синтезу высокоэффективных термоэлектрических устройств.
Методы фотоэлектрохимического травления и распылительного пиролиза были применены при изготовлении солнечного элемента PSi-CdSe. Первый метод был использован при изготовлении пористого кремния со временем травления 10 мин и током травления 15 мА/см2, в то время как второй метод был использован для осаждения тонкой пленки CdSe на пористый кремний при температуре подложки 100 °C с расстоянием между соплами 25 см, 20 распылениями и давлением 7,5 кг/см2. Оптические свойства пленок CdSe показали пики спектра поглощения наночастиц CdSe на длинах волн 460 и 660 нм с энергетической щелью 2,5 эВ. Исследована структура пленки CdSe, где изображения сканирующего электронного микроскопа SEM показали, что пленка CdSe является кристаллической со средним размером зерна около 49,63 нм, что согласуется с результатами анализа спектров рентгеновской дифракции (55,67 нм). Вольт-амперные характеристики перехода аналогичны характеристикам идеального диода и солнечного элемента с током короткого замыкания (2,43 мА/см2), напряжением холостого хода (0,34 В) и коэффициентом заполнения (0,603).
Обоснование. В данной статье рассматривается исследование влияния гибридного покрытия квантовых точек и слоя пористого кремния на вольт-амперную характеристику фоточувствительных структур. Объектом исследования стали кремниевые солнечные элементы с пористым слоем и квантовыми точками WS2 и MoS2. Повышение энергетической эффективности солнечных батарей является актуальной задачей в связи с высоким спросом на альтернативные виды источников энергии. Квантовые точки благодаря свойствам наноразмерных структур в сочетании со слоем микро- и нанопор могут способствовать повышению КПД.
Цель. Создание фоточувствительных структур с пористым кремнием и квантовыми точками и последующее исследование их вольт-амперных характеристик для выявления характера взаимодействия квантовых точек с пористыми структурами.
Методы. Применялись эмпирические и аналитические методы.
Результаты. Получены вольт-амперные характеристики фоточувствительных структур. Выявлена зависимость повышения значений тока насыщения от времени травления и глубины залегания квантовых точек.
Заключение. Гибридное покрытие из пористого кремния и квантовых точек WS2 и MoS2 оказывает положительное влияние на электрические характеристики солнечных элементов. Однако требуются дальнейшие исследования зависимости повышения эффективности солнечных элементов от объема наносимых квантовых точек.
Монография посвящена систематическому изложению свойств, методов синтеза и возможностей применения пористого кремния, нанокремния и композитных материалов на их основе. Подробно изложены методы получения нанокристаллического кремния и проведен их сравнительный анализ. Описаны электронные и оптические свойства, современные методы исследования, позволяющие дать характеристику спектральных и структурных свойств этого
материала, обладающего уникальными оптическими (поглощение излучения в УФ-области и фотолюминесценция в видимой области спектра) и электрофизическими свойствами.
Значительное внимание уделяется различным областям практического применения: в УФ-защитных покрытиях, биоаналитике и солнечной энергетике. Представлены результаты исследований трансформации свойств наночастиц кремния в зависимости от химического состава примесей, появляющихся при синтезе и нахождении наночастиц в атмосфере воздуха. Описаны методы диагностики структуры, состава образующихся примесей и способы направленного модифицирования поверхности наночастиц кремния и функции их распределения по размерам.
Монография рекомендуется широкому кругу читателей, интересующихся проблемами создания, исследования и применения наноматериалов, — научным работникам, аспирантам и студентам, специализирующимся в этой увлекательной и интенсивно развивающейся области современной науки.