Плівки цинк сульфіду (ZnS) і цинк селеніду (ZnSe) належать до групи напівпровідників типу АІІBVI, які є основною складовою частиною фоточутливих елементів електронних пристроїв. Аналітичний огляд науково-технічної літератури показує, що протягом останніх років ведуться інтенсивні наукові дослідження з заміни токсичних кадмій-вмісних плівок нетоксичними аналогами при збереженні ефективності фотоперетворюючих елементів. Плівки ZnS і ZnSe для такої заміни є найперспективнішими, а значить отримання суцільних напівпровідникових плівок ZnS і ZnSe простим і відтворюваним методом, який повинен задовольняти економічні та екологічні аспекти виробництва і забезпечувати високу якість матеріалу є важливим і актуальним науковим завданням.
В останні роки плівки ZnS і ZnSe отримують методами, в основі яких є фізичні або хімічні процеси. До перших відносять електронно-променеве осадження, молекулярна променева епітаксія, імпульсне лазерне осадження та радіочастотне магнетронне розпилення. До останніх – електрохімічне осадження, золь-гель осадження, хімічне осадження з газової фази, послідовна іонно-шарова адсорбція з реакцією та хімічне осадження. Умови отримання та властивості плівок халькогенідів цинку, синтезованих різними методами, зведені в одну таблицю.
Фізичні способи є доволі енергозатратними, вимагають використання високої температури, часто вакууму, дорогого обладнання. Кристалічна структура плівок є переважно кубічною, що можна пояснити тим, що вони отримані з порошків готових сполук халькогенідів цинку, які мають таку ж структуру, а енергії для повного фазового перетворення в гексагональну є замало. Хімічні способи є простішими, дешевшими, менш енергозатратними ніж фізичні, які не вимагають використання дорого обладнання. Винятком є хімічне осадження з газової фази. Плівки, одержані цими методами не поступаються своїм характеристикам до таких, що отримані фізичними способами. Кристалічна структура плівок може траплятися як кубічною, так і гексагональною чи їх суміш, оскільки, на відміну від фізичних методів сполука халькогеніду цинку отримується на підкладці з початкових реагентів, що містять цинк та халькоген, при проходженні хімічної реакції між ними.
При пошуку оптимального способу одержання плівок ZnS і ZnSe відзначено метод хімічного осадження. Він ідеально підходить для виготовлення тонких плівок на великих площах підкладок. Cинтез покриттів проходить при температурах менших за 100 oC і атмосферному тискові. При описі методу хімічного осадження наведено хімізм проходження процесу утворення малорозчинної сполук ZnS і ZnSe.
1. Andreev A.A. Synthesis and Some Properties of Single Crystals of the ZnxGd1-xS and ZnSySe1-y
Solid Solutions / A.A. Andreev, M.F. Bulanyi, S.A. Golikov, L.A. Mozharovsikii // Russian Journal of
Inorganic Chemistry. – 1995. – Vol. 40. – P. 1039–1042. 2. Knitter S. Der Chemische Transport von
Mischkristallen in den Systemen MnS/ZnS, FeS/ZnS und FeS/MnS / S. Knitter, M. Binnewies // Zeitschrift
für anorganische und allgemeine Chemie. – 1999. – Vol. 625, Iss. 9. – P. 1582–1588. 3. Block S. Round-
Robin Study of the High Pressure Phase Transition in ZnS / S Block // Acta Crystallographica, Section A. –
1978. – Vol. 34. – S. 316a. 4. Smith P.L. The high-pressure structures of zinc sulphide and zinc selenide /
P. L. Smith, J. E. Martin // Physics Letters. – 1965. – Vol. 19, Iss. 7. – P. 541–543. 5. Bither T. A. Transition
Metal Pyrite Dichalcogenides. High-Pressure Synthesis and Correlation of Properties / T. A. Bither,
R. J. Bouchard, W.H. Cloud, P.C. Donohue, W.J. Siemons // Inorganic Chemistry. – 1968. – Vol. 7. –
P. 2208–2220. 6. Parasyuk O.V. Phase diagram of the Cu2GeSe3–ZnSe system and crystal structure of the
Cu2ZnGeSe4 compound / O.V. Parasyuk, L.D. Gulay, Y.E. Romanyuk, L.V. Piskach // Journal of Alloys and
Compounds. – 2001. – Vol. 329. P. 202–207. 7. Kulakov M.P. Phase Diagram and Crystallization In The
System CdSe-ZnSe / M.P. Kulakov, I.V. Balyakina, N.N. Kolesnikov // Inorganic Materials. – 1989. –
Vol. 25. – P. 1386–1389. 8. Kurbatov D. Growth kinetics and stoichiometry of ZnS films obtained by closespaced
vacuum sublimation technique / D. Kurbatov, A. Opanasyuk, S. Duvanov, A. Balogh, H. Khlyap //
Solid State Sciences. – 2011. – Vol. 13. – P. 1068–1071. 9. Arslana M. Structural and optical properties of
copper enriched ZnSe thin films prepared by closed space sublimation technique / M. Arslana,
A. Maqsood, A. Mahmoo, A. Iqba // Materials Science in Semiconductor Processing. – 2013. – Vol. 16. –
P. 1797–1803. 10. Ivashchenko M.M. Influence of deposition conditions on morphological, structural,
optical and electro-physical properties of ZnSe films obtained by close-spaced vacuum sublimation / M.M.
Ivashchenko, I.P. Buryk, A.S. Opanasyuk, D. Nam, H. Cheong, Ja.G. Vazievb, V.V. Bibyk // Materials
Science in Semiconductor Processing. – 2015. – Vol. 36. – P. 13–19. 11. Emam-Ismail M. Microstructure
and optical studies of electron beam evaporated ZnSe1−xTex nanocrystalline thin films / M. Emam-Ismail,
M. El-Hagary, E. Shaaban, A. Al-Hedeib. // Journal of Alloys and Compounds. – 2012. – Vol. 532. –
P. 16–24. 12. Jian S. Berkovich nanoindentation-induced dislocation energetics and pop-ineffects in ZnSe
thin films / S. Jian, Y. Lin // Journal of Alloys and Compounds. – 2014. – Vol. 590. – P. 153–156. 13. Lee
L. Origin of localized states in zinc-blende ZnCdSe thin films and the influence on carrier relaxation of
self-assembled ZnTe/ZnCdSe quantum dots / L. Lee, Y. Dai, C. Yang, W. Fan, W. Chou // Journal of Alloys
and Compounds. – 2015. – Vol. 632. – P. 392–396. 14. Zhang W. Phase controlled synthesis and optical
properties of ZnS thin films by pulsed laser deposition / W. Zhang, X. Zeng, J. Lu, H. Chen. // Materials
Research Bulletin. – 2013. – Vol.48. – P. 3843–3846. 15. Chen L. Growth of ZnSe nano-needles by pulsed
laser deposition and their application in polymer/inorganic hybrid solar cells / L. Chen, J.S. Lai, X.N. Fu,
J. Sun, Z. Ying, J. Wu, H. Lu, N. Xu. // Thin Solid Films. – 2013. – Vol. 529. – P. 76–79. 16. Díaz-Reyes J.
Structural and optical characterization of wurtzite type ZnS / J. Díaz-Reyes, R. Castillo-Ojeda, R. Sanchez-
Espíndola, M. Galvan-Arellano, O. Zaca-Moran // Current Applied Physics. – 2015. – Vol. 15. – P. 103–
109. 17. Xu X. Structural and optical studies of ZnS nanocrystalfilms prepared by sulfosalicylic acid
(C7H6O6S)-assisted galvanostatic deposition with subsequent annealing / X. Xu, F. Wang, J. Liu, Z. Lia,
9
J. Ji, J. Chen // Thin Solid Films. – 2012. – Vol. 520. – P. 6864–6868. 18. Arbi N. Experimental investigation
of the effect of Zn/S molar ratios on the physical and electrochemical properties of ZnS thin films / N.
Arbi, I. Ben Assaker, M. Gannouni, A. Kriaa, R. Chtourou // Materials Science in Semiconductor Processing.
– 2015. – Vol. 40. – P. 873–878. 19. Kumar S. Development of nanocrystalline ZnSe thin film
through electrodeposition from a non-aqueous solution / S. Kumar, M. Nuthalapatia, J. Maity // Scripta
Materialia. – 2012. – Vol.67. – P. 396–399. 20. Bu I. Sol–gel synthesis of ZnS(O,OH) thin films: Influence
of precursor and process temperature on its optoelectronic properties / I. Bu // Journal of Luminescence. –
2013. – Vol. 134. – P. 423–428. 21. Ehsana M.A. Surface morphological and photoelectrochemical studies
of ZnS thin films developed from single source precursors by aerosol assisted chemical vapour deposition /
M.A. Ehsana, T.A. Nirmal Peiris, K.G. Upul Wijayantha, H. Khaledi, H. N. Ming, M. Misran, Z. Arifin,
M. Mazhar // Thin Solid Films. – 2013. – Vol. 540. – P. 1–9. 22. Ateş A. ZnS thin film and Zn/ZnS/n-Si/Au-
Sb sandwich structure grown with SILAR method and defining the characteristic parameters / A. Ateş,
B. Güzeldir, M. Sağlam // Materials Science in Semiconductor Processing. – 2011. – Vol. 14, Iss. 1. –
P. 28–36. 23. Offor P. O. Chemical spray pyrolysis synthesis of zinc sulphide (ZnS) thin films via double
source precursors / P.O. Offor, B.A. Okorie, B.A. Ezekoye, V.A. Ezekoye, J. I. Ezema // Journal of Ovonic
Research. – 2015. – Vol. 11, №. 2. – P. 73–77. 24. Liu W. Effect of deposition variables on properties of
CBD ZnS thin films prepared in chemical bath of ZnSO4/SC(NH2)2/Na3C3H5O7/NH4OH / W. Liu, C. Yang,
S. Hsieh // Applied Surface Science. – 2013. – Vol 264. – P.213–218. 25. Chen L. Comparative study of
ZnSe thin films deposited from modified chemical bath solutions with ammonia-containing and ammoniafree
precursors / L. Chen, D. Zhang, G. Zhai, J. Zhang // Materials Chemistry and Physics. – 2010. – Vol.
120, Iss. 2–3. – P. 456–460. 26. Agawane G.L. Preparation and characterization of chemical bath
deposited nanocrystalline ZnSe thinfilms using Na3-citrate and hydrazine hydrate: A comparative study /
G.L. Agawane, S. W. Shin, M.P. Suryawanshi, K.V. Gurav, A.V. Moholkar, J. Y. Lee, P.S. Patil, J. H. Yun,
J. H. Kim // Materials Letters. – 2013. – Vol. 106. – P. 186–189. 27. Kassim A. Deposition and
characterization of ZnS thin films using chemical bath deposition method in the presence of sodium
tartrate as complexing agent / A. Kassim, T. Teea, H. Mina, S. Nagalingamb // Pakistan Journal of
Scientific and Industrial Research Series A: Physical Sciences. – 2011. – Vol 54(1). – P. 1–5. 28. Pawar
S.M. Recent status of chemical bath deposited metal chalcogenide and metaloxide thin films / S.M. Pawar,
B.S. Pawar, J.H. Kim, Oh-Shim Joo, C.D. Lokhande // Curr. Appl. Phys. – 2011. – Vol. 11. – P. 117–161.
29. Марков В.Ф., Маскаева Л.Н., Иванов П.Н. Гидрохимическое осаждение пленок сульфидов
металлов: моделирование и експеримент / Екатеринбург: УрО РАН, 2006. – 217 с. 30. Liu Q.
Influence of the Ultrasonic VIbration on Chemical Bath Deposition of ZnS thin Films / Q. Liu, G. Mao /
Surface Review and Letters. – 2009. – Vol. 16, No. 6. – P. 895–899.