Формирование халькогеносодержащих функциональных слоев для нанофотокатализаторов с применением реактивного импульсного лазерного осаждения

Разработано экспериментальное оборудование, позволившее всесторонне исследовать закономерности введения халькогена в получаемые пленки Cu-S, Cu-Zn-Sn-S и W-Se-O при реализации реактивного импульсного лазерного осаждения (РИЛО). Выявлены закономерности взаимодействия реактивного газа (сероводорода, H₂S) с мишенью Cu и осаждаемой пленкой, обусловливающего внедрение атомов серы в мишень и пленку, а также формирование грибовидных частиц субмикронных размеров. Установлено, что формирование пленок Cu₂ZnSnS₄ методом РИЛО из металлических мишеней (Cu и Zn-Sn) в сероводороде обеспечивает эффективное насыщение пленок серой. Оптимизация режимов РИЛО позволяет получить пленки с требуемым составом и локальной упорядоченностью атомной упаковки, характерной для структуры кестерит. Использование мишеней с различным соотношением Zn/Sn позволяет варьировать концентрацию этих элементов в пленке. Установлены зависимости фазового состава, оптических и структурных характеристик лазерно-осажденных пленок Cu₂ZnSnS₄ от режимов отжига в условиях вакуума и в атмосфере азота. Предложена физико-математическая модель влияния буферного газа на формирование лазерно-осажденных пленок W-Se, подтвержденная результатами, полученными экспериментально. Разработана лазерная методика получения и изучены механизмы формирования гибридной структуры, состоящей из нанопластин селенида и оксида вольфрама и обеспечивавшей высокую эффективность реакции выделения водорода в сернокислом растворе.