Математическое моделирование процесса электрохимического синтеза тонких пленок Sb2S3

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Проведено математическое моделирование и оптимизация технологического процесса электрохимического осаждения тонких пленок Sb2S3 гальваностатическим методом в различных условиях на никелевых электродах. На основании изучения влияния различных факторов (концентрация исходных компонентов, температура, плотность тока и т. д.) выбраны оптимальный режим электролиза и состав электролита для процесса совместного осаждения. Проведен статистический анализ полученного уравнения регрессии, вычислена средняя ошибка аппроксимации, оценено среднеквадратичное отклонение. Для оценки построенного уравнения множественной регрессии вычислен критерий Фишера и оценены коэффициенты регрессии. Полученное уравнение регрессии определяет содержание электролита и условия электролиза, позволяющие осаждать сплав Sb–S, содержащий в составе необходимое количество Sb. Математические расчеты были выполнены в программном пакете с использованием специально разработанного для этого процесса программного обеспечения.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Вюсала Асим кызы Меджидзаде

Институт катализа и неорганической химии им. акад. М. Нагиева Министерства науки и образования Азербайджана

Author for correspondence.
Email: vuska_80@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5639-3104
Scopus Author ID: 57193275482
ResearcherId: P-9196-2019

к.х.н., доцент

Azerbaijan, 1143, г. Баку, пр. Г. Джавида, д. 113

Гошгар Сейфулла оглы Алиев

Институт катализа и неорганической химии им. акад. М. Нагиева Министерства науки и образования Азербайджана; Западно-Каспийский Университет

Email: vuska_80@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2237-3444
Scopus Author ID: 55646110800
ResearcherId: AAA-1293-2019

к.х.н., доцент

Azerbaijan, 1143, г. Баку, пр. Г. Джавида, д. 113; 1001, г. Баку, ул. Истиглалият, д. 31

Севиндж Пири кызы Джавадова

Институт катализа и неорганической химии им. акад. М. Нагиева Министерства науки и образования Азербайджана

Email: vuska_80@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7974-6072
Scopus Author ID: 57221292178
ResearcherId: CXU-8057-2022
Azerbaijan, 1143, г. Баку, пр. Г. Джавида, д. 113

Самира Фикрет кызы Джафарова

Институт катализа и неорганической химии им. акад. М. Нагиева Министерства науки и образования Азербайджана

Email: vuska_80@mail.ru
ORCID iD: 0009-0001-3928-2960
ResearcherId: CWN-4046-2022

к.х.н.

Azerbaijan, 1143, г. Баку, пр. Г. Джавида, д. 113

Низами Исмаил оглы Шыхалиев

Азербайджанский технический университет

Email: vuska_80@mail.ru
ORCID iD: 0009-0003-4474-1855

к.ф-м.н., доцент

Azerbaijan, 1073, г. Баку, пр. Г. Джавида, д. 25

Рена Ашраф кызы Исмаилова

Азербайджанский технический университет

Email: vuska_80@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5841-3420

к.м.н.

Azerbaijan, 1073, г. Баку, пр. Г. Джавида, д. 25

Акиф Шихан оглы Алиев

Институт катализа и неорганической химии им. акад. М. Нагиева Министерства науки и образования Азербайджана

Email: vuska_80@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0560-5263
Scopus Author ID: 56385376400
ResearcherId: W-7967-2019

д.х.н., проф.

Azerbaijan, 1143, г. Баку, пр. Г. Джавида, д. 113

Дильгам Бабир оглы Тагиев

Институт катализа и неорганической химии им. акад. М. Нагиева Министерства науки и образования Азербайджана

Email: vuska_80@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8312-2980
Scopus Author ID: 6508009961
ResearcherId: HTP-0119-2023

акад.

Azerbaijan, 1143, г. Баку, пр. Г. Джавида, д. 113

References

  1. Chen J.-H., Chiu S.-K., Luo J.-D., Huang S.-Y., Ting H.-A., Hofmann M., Hsieh Y.-P., Ting C.-C. Robust formation of amorphous Sb2S3 on functionalized graphene for high-performance optoelectronic devices in the cyan-gap // Sci. Reports. 2020. V. 10. Article number: 14873. https://doi.org/10.1038/s41598-020-70879-1
  2. Lee J., Kim D., Park J., Oh J.-W., Kang Y.-C. Tailoring the surface characteristics of CuSe thin films by adjusting the compositional ratio // Phys. Status Solidi A. 2021. 218. 2100148. https://doi.org/10.1002/pssa.202100148
  3. Park J., Seo J., Lim J.-H., Yoo B. Synthesis of copper telluride thin films by electrodeposition and their electrical and thermoelectric properties // Front Chem. 2022. V. 10. 799305. https://doi.org/10.3389/fchem.2022.799305
  4. Hossain M. I., Siddiquee K. A. M. H., Islam O., Gafur M. A., Qadir M. R., Ahmed N. A. Characterization of electrodeposited ZnTe thin films // J. Opt. 2019. V. 48. P. 295–301. https://doi.org/10.1007/s12596-019-00550-0
  5. Bala M., Bhogra A., Khan S. A., Tripathi T. S., Tripathi S. K., Avasthi D. K., Asokan K. Enhancement of thermoelectric power of PbTe thin films by Ag-ion implantation // J. Appl. Phys. 2017. V. 121. 215301. https://doi.org/10.1063/1.4984050
  6. Khadir A. Performance investigation of Sb2S3 and Sb2Se3 earth abundant based thin film solar cells // Opt. Mater. 2022. V. 127. 112281. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2022.112281
  7. Jing Y., Jie W. H., Jia S. W., Liang X. X. Superamphiphobic, light-trapping FeSe2 particles with a micro-nano hierarchical structure obtained by an improved solvothermal method // Chin. Phys. B. 2014. V. 23. 016803. https://doi.org/10.1088/1674-1056/23/1/016803
  8. Zeynalova A. O., Javadova S. P., Majidzade V. A., Aliyev A. Sh. Electrochemical synthesis of iron monoselenide thin films // Chem. Problems. 2021. V. 19. N 4. P. 262–271. https://doi.org/10.32737/2221-8688-2021-4-262-271
  9. Wallace A. G., King R. P., Zhelev N., Jaafar A. H., Levason W., Huang R., Reid G., Bartlett P. N. Anodic Sb2S3 electrodeposition from a single source precursor for resistive random-access memory devices // Electrochim. Acta. 2022. V. 432. 141162. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2022.141162
  10. de Araújo Moisés A., Lucas Francisco W. S., Mascaro Lucia H. Effect of the electrodeposition potential on the photoelectroactivity of the SnS/Sb2S3 thin films // J. Solid State Electrochem. 2020. V. 24. P. 389–399. https://doi.org/10.1007/s10008-020-04508-2
  11. Avilez Garcia R. G., Meza Avendaño C. A., Pal Mou, Paraguay Delgado F., Mathews N. R. Antimony sulfide (Sb2S3) thin films by pulse electrodeposition: Effect of thermal treatment on structural, optical and electrical properties // Mater. Sci. Semicond. Process. 2016. V. 44. P. 91–100. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2015.12.018
  12. Zhou B., Hayashi T., Hachiya K., Sagawa T. Preparation of Sb2S3 nanorod arrays by hydrothermal method as light absorbing layer for Sb2S3-based solar cells // Thin Solid Films. 2022. V. 757. 139389. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2022.139389
  13. Sharma V., Das T. K., Ilaiyaraja P., Dakshinamurthy A. C., Sudakar C. Growth of Sb2S3 semiconductor thin film on different morphologies of TiO2 nanostructures // Mater. Res. Bull. 2020. V. 131. ID 110980. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2020.110980
  14. Zakaznova-Herzog V. P., Harmer S. L., Nesbitt H. W., Bancroft G. M., Flemming R., Pratt A. R. High resolution XPS study of the large-band-gap semiconductor stibnite (Sb2S3): Structural contributions and surface reconstruction // Surf. Sci. 2006. V. 600. N 2. P. 348–356. https://doi.org/10.1016/j.susc.2005.10.034
  15. Park Y. S., Jin X., Tan J., Lee H., Yun J., Ma S., Jang G., Kim T., Shim S. G., Kim K., Lee J., Lee Ch. U., Hwang S.-J., Moon J. High-performance Sb2S3 photoanode enabling iodide oxidation reaction for unbiased photoelectrochemical solar fuel production // Energy Environ. Sci. 2022. N 15. P. 4725–4737. https://doi.org/10.1039/d1ee02940a
  16. Меджидзаде В. А., Джавадова С. П., Джафарова С. Ф., Алиев А. Ш., Тагиев Д. Б. Электрохимическое осаждение тонких пленок Sb2S3 // ЖПХ. 2022. Т. 95. № 10. C. 1329–1336. https://doi.org/10.31857/S0044461822100127 [Majidzade V. A., Javadova S. P., Jafarova S. F., Aliyev A. Sh., Tagiyev D. B. Electrochemical deposition of Sb2S3 thin films // Russ. J. Appl. Chem. 2022. V. 95. N 10. P. 1627–1633. https://doi.org/10.1134/S1070427222100147].
  17. Majidzade V. A., Jafarova S. F., Javadova S. P., Aliyev A. Sh., Tagiyev D. B. The latest progress on synthesis and investigation of Sb2S3-based thin films // Chem. Problems. 2023. V. 21. N 2. P. 99–122. https://doi.org/10.32737/2221-8688-2023-2-99-122
  18. Javadova S. P., Majidzade V. A., Aliyev Q. S., Aliyev A. Sh., Tagiyev D. B. Mathematical modeling of the electrodeposition process of bismuth-selenium system // Chem. Problems. 2021. V. 19. N 1. P. 47–55. https://doi.org/10.32737/2221-8688-2021-1-47-55
  19. Majidzade V. A., Aliyev G. S., Aliyev A. Sh., Huseynova R. H., Mammadova Z. M. Mathematical modeling and optimization of the electrodeposition process of antimony-selenium system // Azerb. Chem. J. 2021. N 1. P. 30–36. https://doi.org/10.32737/0005-2531-2021-1-30-36
  20. Jafarova S. F. Mathematical modeling for the electrochemical deposition process of molybdenum-sulfur system // Processes of Petrochem. and Oil Refining. 2019. V. 20. N 2. P. 138–144.
  21. Majidzade V. A., Javadova S. P., Aliyev G. S., Aliyev A. Sh., Tagiyev D. B. Electrodeposition of Sb–Se thin films from organic electrolyte // Chem. Africa. 2022. V. 5. P. 2085–2094. https://doi.org/10.1007/s42250-022-00480-8
  22. Меджидзаде В. А., Алиев Г. С., Джавадова С. П., Алиев А. Ш., Дадашова С. Д., Тагиев Д. Б. Математическое моделирование и оптимизация процесса формирования функциональных тонких пленок // Математическое моделирование. 2022. Т. 34. № 6. C. 111–119. https://doi.org/10.20948/mm-2022-06-07 [Majidzade V. A., Aliyev G. S., Javadova S. P., Aliyev A. Sh., Dadashova S. D., Tagiyev D. B. Mathematical modeling and optimization of the process of formation of functional thin MoSe2 films // Math. Models. Comput. Simul. 2023. V. 15. P. 73–78. https://doi.org/10.1134/S2070048223010118
  23. Самарский А. А. Введение в численные методы. М.: Лань, 2005. 288 с.
  24. Самарский А. А., Михайлов А. П. Математическое моделирование. Идеи. Методы. Примеры. М.: Физматгиз, 1997. 320 с.
  25. Быков В. И., Журавлев В. М. Моделирование и оптимизация химико-технологических процессов. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2002. 298 с.
  26. Ахназарова С. Л., Кафаров В. В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. М.: Высш. шк., 1985 327 с.
  27. Кафаров В. В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. Л.: Химия, 1971. 190 c.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Dependence of the Sb yield on the current density in the Sb2S3 film.

Download (75KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependence of the Sb yield on the concentration of SbOCl in the Sb2S3 film.

Download (90KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dependence of the Sb yield on the initial concentration of Na2SO3 in the Sb2S3 film.

Download (100KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies