ЭЛЕКТРОХИМИЯ, 2004, том 40, № 7, с. 889-890
РЕЦЕНЗИИ
ЭЛЕКТРОХИМИЯ НАНОМАТЕРИАЛОВ / Под ред. Г. Ходеса. Вайнхайм: Уайли-ФЦХ, 2001. 310 с. + XVI. Electrochemistry of Nanomaterials / Ed. G. Hodes,
Weinheim: Wiley-VCH, 2001. 310 p. + XVI.
Микроминиатюризация в ряде важнейших областей современной промышленности (прежде всего в электронике, оптоэлектронике, производстве компьютеров), которая явилась результатом обширных исследований физики, химии и оптики наноразмерных частиц вещества, в свою очередь подстегивает дальнейшее развитие науки о нано-материалах. Рецензируемая книга представляет различные способы получения наноструктуриро-ванных материалов (главным образом с помощью электроосаждения) и результаты исследования их свойств; первому вопросу посвящены первые пять глав, второму - последние четыре главы. В связи с тем, что большая часть обсуждаемых материалов - это полупроводники, на первый план выходят такие обстоятельства, как отсутствие в наноразмерных частицах области пространственного заряда, неопределенность с числом атомов легирующей примеси в каждой частице легированного полупроводника, уширение запрещенной зоны (что влечет за собой соответствующие изменения в спектре поглощения света), особенности электронного транспорта в таких системах и т.п.
Первая глава (R.M. Penner) посвящена "гибридному" (электрохимическому-химическому) способу осаждения полупроводниковых нанокристал-лов (ZnO, CuI, CdS) на графит. В первой стадии процесса на подложку наносятся (электроосаждением) нанокристаллы соответствующего металла, во второй они превращаются (с помощью химической реакции) в оксид или халькогенид. Размер нанокристаллов металла контролируют, подбирая условия электроосаждения. Полученные слои обладают интенсивной люминесценцией.
В главе 2 (G. Hodes, I. Rubinstein) описано электроосаждение как "толстых" полупроводниковых пленок с "квантовыми точками", так и изолированных "квантовых точек". Электроосаждение как металла (Cd), так и неметалла (S, Se, Te) ведут из раствора соответствующего соединения в ди-метилсульфоксиде. Свойства нанокристаллитов в пленках (размер, форма и др.) во многом определяются рассогласованием кристаллических решеток полупроводника (CdS, CdSe, CdTe) и подложки (Au, Pd, сплав Au-Pd), что дает дополнительный способ управления этими свойствами.
Электроосаждение "сверхрешеток" и многослойных покрытий - тема главы 3 (J.A. Switzer). Осаждение ведется импульсным током, из одной ванны или двух ванн различного состава. Этим способом приготовлены "сверхрешетки" из оксидов Pb и Tl, Cu и Cu2O. Концентрация дефектов (атомов внедрения и кислородных вакансий) в оксиде задается величиной перенапряжения. Полученные пленки охарактеризованы с помощью сканирующего туннельного и электронного микроскопов, рентгенодифракционным и другими методами.
Следующие две главы посвящены получению пористых полупроводников методом (фото)элек-трохимического травления и свойствам пористых слоев. В главе 4 (J.J. Kelly, D. Vanmaekelbergh) рассмотрены общие принципы метода и описано получение микро- и нанопористых материалов: Si, сплавов Si-Ge, SiC, полупроводников III-V (GaN, GaP, GaAs) и II-Vi (CdTe, CdSe) групп, TiO2 и др. Обсуждаются различные модели зарождения и ветвления пор, а также электрохимические методы исследования пористых полупроводниковых слоев: спектроскопия импеданса, спектроскопия фототока при модулированной интенсивности света и др.
Глава 5 (W.H. Green, S. Letant, M.J. Sailor) целиком посвящена нанокристаллическому пористому кремнию. Вначале рассмотрены общие свойства границы раздела Si/раствор электролита (HF) и фотоэлектрохимические процессы на ней, затем обсуждаются особенности электро- и фотоэлектрохимического травления кристаллического кремния, способы контроля размеров пор. Заключительная часть главы отведена описанию структурных, электрических и люминесцентных свойств пористых слоев на кремнии, методам их исследования, а также различным применениям.
В главе 6 (S.-E. Lindquist, A. Hagfeldt, S. Söder-gren, H. Lindström) обсуждается перенос генерированных светом носителей тока в нанопористом полупроводниковом электроде (включая перенос зарядов через границу и массоперенос в растворе). Рассмотрены области разделения зарядов (напомним, что модель барьера Шоттки не применима к ультрамалым частицам полупроводника), методы исследования - спектры поглощения света, переходные фототоки при импульсном (лазерном) освещении, спектроскопия фототока при модулированной интенсивности света.
890
ПЛЕСКОВ
Глава 7 ф. Cahen, M. Graetzel, Guillemoles, G. Hodes) посвящена принципам работы элемента с нанокристаллическим полупроводниковым фотоанодом, сенсибилизированным к видимому свету с помощью адсорбированных красителей. Это -так называемый элемент Гретцеля, который преобразует энергию света в электрическую энергию. Исследования элемента Гретцеля в последние годы дали много интересной информации по фотосенсибилизации полупроводниковых частиц, принципам переноса тока в подобных системах и т.д., но все же осталось достаточное количество невыясненных вопросов и противоречий в трактовке его работы - современное состояние проблемы и является предметом рассмотрения. Авторы дают подробное описание составных частей элемента Гретцеля, проводят сравнение его с другими фотоэлектрохимическими элементами и твердофазными солнечными батареями, подробно рассматривают химию и фотоэлектрохимию красителей-сенсибилизаторов, роль пористой структуры электрода (пропитанного раствором электролита), влияние ловушек, принципы оптимизации параметров элемента (ток короткого замыкания, фотонапряжение, фактор заполнения). В настоящее время достигнут КПД элемента в 10.4%, но довольно ясно просматриваются пути его усовершенствования, которые позволят довести КПД до 14%.
В главе 8 (Р.У. Ката^ представлены электро- и фотоэлектрохромные свойства полупроводниковых наноструктур с нанесенными молекулярными ансамблями. Описаны способы их приготовления, главным образом, из коллоидных растворов, переходы между бесцветным и окрашенным состояниями, методы получения хромофоров.
В последней, 9-й главе (Т.Р. Cassagneau, 1Н. Беп-dler) рассмотрены перенос и аккумулирование зарядов в самоорганизованных системах монослоев, образованных из полиэлектролитов и наночастиц. На их основе можно сконструировать выпрямляющие диоды, светодиоды и другие оптоэлектрон-ные устройства.
В целом книга представляет собой хорошо подобранный и организованный материал, с минимумом повторов (что не часто встречается в подобных "сборных" изданиях), который в выгодном свете показывает роль электрохимических методов как в приготовлении, так и в изучении и применении наноструктурированных электродов. Книга снабжена предметным указателем, списками использованных символов и основных сокращений.
Ю.В. Плесков
ЭЛЕКТРОХИМИЯ том 40 < 7 2004
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.