Półprzewodniki

Dużym zainteresowaniem ze względu na zastosowanie w elektronice cieszą się półprzewodniki powstałe na bazie pierwiastków z grup II i VI (np. CdS, ZnSe, CdTe, itd.). Wynika to przed wszystkim z ich szerokiego spektrum optoelektronicznych zastosowań, począwszy od ogniw słonecznych, poprzez fotoprzewodniki czy detektory na podczerwień.

Metoda elektrochemicznego otrzymywania powłok półprzewodnikowych stanowi bardzo ciekawą alternatywę w stosunku do powszechnie stosowanych metod fizycznych prowadzanych w wysokiej próżni lub z wykorzystaniem wyższych temperatur. Nie wymaga ona wysokich nakładów finansowych, a przy tym posiada wiele zalet: m. in. możliwość pokrywania dużych powierzchni, także nieregularnych (porowatych), a także możliwość precyzyjnego kontrolowania procesu. Celem badań jest otrzymanie cienkich powłok półprzewodnikowych typu II-VI metodą elektrochemiczną. Można spodziewać się wpływu warunków procesu na mechanizm syntezy powyższych związków. Zmiana mechanizmu jak i szybkości procesów elektrodowych będzie decydować o składzie i strukturze otrzymanych powłok, a tym samym o ich jakości i ewentualnych możliwościach aplikacyjnych.

Cienkie warstwy półprzewodnikowe o ściśle kontrolowanym składzie chemicznym i morfologii są testowane pod kątem zastosowań energetycznych (fotowoltaika i fotoelektroliza wody) i katalitycznych (elektrokataliza), a także jako optoelektroniczne elementy przełączające wykorzystujące efekt fotoelektrochemicznego przełączenia fotoprądu. Metoda elektrochemicznego otrzymywania powłok przeżywa ostatnio burzliwy rozwój związany z bardzo szerokimi możliwościami zastosowania powyższej techniki do otrzymywania materiałów o różnym zastosowaniu Dogłębne zrozumienie procesów krystalizacji zachodzących podczas elektroosadzania metali i stopów pozwoliło na zastosowanie elektrolizy do nanoszenia powłok o specjalnych właściwościach, które wykorzystuje się jako anody w bateriach litowych czy elektrody w ogniwach paliwowych lub w elektrolizerach do produkcji wodoru. Metoda elektrochemiczna umożliwia także osadzanie powłok o bardzo złożonych strukturach, które znajdują zastosowanie w głowicach do twardych dysków czy jako złącza lutownicze lub cienkie połączenia miedziane w półprzewodnikowych układach scalonych charakteryzujących się wielką skalą integracji.

Biorąc pod uwagę wysoki koszt produkcji materiałów półprzewodnikowych, ciągle trwają poszukiwania alternatywnej metody obniżającej koszty ich produkcji. Bardzo atrakcyjną alternatywą wydaję się być sposób otrzymywania powłok półprzewodnikowych metodą elektrochemiczną. Należy jednak zwrócić uwagę, że otrzymane powłoki półprzewodnikowe metodą elektrochemiczną wciąż wymagają dalszych prac związanych z poprawą ich właściwości optoelektronicznych. Podstawowym problem jest otrzymanie powłoki o wymaganej stechiometrii charakterystycznej dla danego związku półprzewodnikowego oraz o określonej strukturze i morfologii. Wymienione cechy otrzymanych powłok mają kluczowe znaczenie dla zastosowania powyższych materiałów. Stąd ostatnio bardzo intensywnie prowadzone są badanie zmierzające do poprawy właściwości powłok półprzewodnikowych otrzymywanych metodą elektrochemiczną.