Ηλεκτροαπόθεση σεληνιδίων του χαλκού από όξινα υδατικά διαλύματα - Μωυσιάδου, Αλίκη (Εθν9ικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών, 2014)
Το σύστημα χαλκού – σεληνίου περιλαμβάνει διάφορες ενώσεις όπως το σεληνίδιο του μονοσθενούς χαλκού Cu2Se, ο μπερζελιανίτης Cu2−δSe, ο ουμανγκίτης Cu3Se2, το σεληνίδιο του δισθενούς χαλκού CuSe και το δισεληνίδιο του χαλκού CuSe2. Στην παρούσα εργασία πραγματοποιήθηκε ηλεκτροχημική σύνθεση σεληνιδίων του χαλκού με καθοδική ηλεκτροαπόθεση πάνω σε υπόστρωμα Ti, υπό συνθήκες σταθερού και παλμικού δυναμικού σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, από όξινα (pH 1.40, 1.75) υδατικά διαλύματα νιτρικού χαλκού, Cu(NO3)2, και οξειδίου του σεληνίου, SeO2, με διάφορες αναλογίες συγκεντρώσεων Q = [Cu(II)]/[Se(IV)]. Στόχος της έρευνας ήταν η κατανόηση της επίδρασης των παραμέτρων της ηλεκτρολυτικής απόθεσης καθώς και της σύστασης του ηλεκτρολυτικού λουτρού στη σύσταση και τη μορφολογία των παραγόμενων αποθεμάτων. Ως εκ τούτου, μελετήθηκε η ηλεκτροχημεία του συστήματος και ο μηχανισμός απόθεσης διμερών ενώσεων Cu–Se με την τεχνική της κυκλικής βολταμμετρίας. Εν συνεχεία, ακολούθησε δομικός και μορφολογικός χαρακτηρισμός των παραγόμενων αποθεμάτων με περίθλαση ακτίνων Χ (XRD) και ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης [(FE)SEM]. H στοιχειακή ανάλυση των αποθεμάτων πραγματοποιήθηκε με μικροανάλυση ακτίνων Χ από διασπορά ενέργειας (EDX). Με ποτενσιοστατική απόθεση παράχθηκαν αποθέματα, τα οποία χαρακτηρίζονται από χαμηλή κρυσταλλικότητα. Η αύξηση του λόγου συγκεντρώσεων Q είχε ως αποτέλεσμα τον εμπλουτισμό των αποθεμάτων με ενώσεις πλούσιες σε χαλκό σύμφωνα με τη σειρά CuSe → Cu3Se2 → Cu2Se ανεξαρτήτως pH. Σε διαλύματα με περίσσεια χαλκού και μόνο για τη μικρότερη τιμή pH (= 1.40) σχηματίστηκαν επιπλέον μεταλλικός χαλκός και μεικτά οξείδια χαλκού – σεληνίου. Αντιθέτως, η απόθεση υπό συνθήκες παλμικού δυναμικού οδήγησε σε πολύ διαφορετικά αποτελέσματα. Από διαλύματα με υψηλή συγκέντρωση σεληνίου (Q = 0.5) ελήφθη κρυσταλλικός ουμανγκίτης ως κύρια φάση και μικρές ποσότητες CuSe και CuSe2, ενώ για Q = 1.0 σχηματίστηκε η εξαγωνική φάση του CuSe (κλοκμανίτης), με προσανατολισμό κρυσταλλιτών κατά τη διεύθυνση [11.0], καθώς και ορθορομβικό CuSe2, ενώ ανιχνεύθηκε και Cu2–xSe. Η περαιτέρω αύξηση του Q (≥ 2.0), ενώ βελτίωσε τη συνεκτικότητα των αποθεμάτων, είχε σαν κύριο αποτέλεσμα την τροποποίηση του προτιμώμενου προσανατολισμού, αλλά παράλληλα και την υποβάθμιση της κρυσταλλικότητας. Για Q = 0.5, η μορφολογία των δοκιμίων ποτενσιοστατικής απόθεσης συνίσταται από φυλλώδεις – σκελετικούς σχηματισμούς, ενώ τα αποθέματα που προέκυψαν με εφαρμογή παλμικού δυναμικού αποτελούνται από επιμήκεις σχηματισμούς πάχους μερικών νανομέτρων με ομοιόμορφη κατανομή, αλλά με χαμηλή πρόσφυση στο υπόστρωμα. Για Q = 1.0, τα αποθέματα σταθερού δυναμικού χαρακτηρίζονται από φυλλώδεις σχηματισμούς πάχους περίπου ~ 15 nm. Στα αποθέματα παλμικού δυναμικού οι σχηματισμοί αυτοί αναπτύσσονται περαιτέρω σε πάχος ~ 100–200 nm και είναι κάθετοι με τις πρισματικές (11.0) έδρες τους στο υπόστρωμα. Για Q = 2.0 και για pH 1.75 παρατηρήθηκαν σχηματισμοί μορφής ανθέων («τριαντάφυλλα της ερήμου»).