ВПЛИВ КОНЦЕНТРАЦІЇ ВИХІДНИХ РЕЧОВИН НА СТРУКТУРНІ ТА МОРФОЛОГІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕЛЕКТРОХІМІЧНО СИНТЕЗОВАНИХ НАНОКРИСТАЛІВ CdS

Анотація

У роботі представлено результати комплексного дослідження впливу концентрації хлориду натрію в електроліті на структурні, морфологічні та нелінійно-оптичні властивості нанокристалів кадмій сульфіду (CdS). Напівпровідникові сполуки групи A2B6 є перспективними матеріалами для сучасної оптоелектроніки та фотоніки завдяки унікальним фізико-хімічним властивостям, що виникають внаслідок квантово-розмірних ефектів. Синтез наноструктур здійснювався методом електролізу водного розчину, що містив тіокарбамід та хлорид натрію, з використанням розчинного кадмієвого анода. Процес проводили при температурі 363 К та сталій густині струму 0,192 А/см². Ключовою особливістю роботи є аналіз впливу концентрації NaCl у широкому діапазоні від 0,2 до 2,0 М на формування кристалічної структури осаду. За допомогою скануючої електронної мікроскопії (SEM) встановлено, що синтезовані нанокристали мають переважно пластівчасту морфологію. Розмірний аналіз виявив полідисперсність зразків: діаметр частинок варіюється в межах 5–70 нм, при цьому середній розмір становить 35–40 нм, а товщина пластівців – 5–25 нм. Важливим експериментальним результатом є те, що зміна концентрації солі-прекурсору не чинить суттвого впливу на середні геометричні параметри наночастинок, що свідчить про стабільність механізмів зародкоутворення в обраних умовах. Рентгенівська дифрактометрія (XRD) показала, що всі отримані зразки є двофазними системами, що містять суміш метастабільної кубічної фази (сфалерит) та термодинамічно стабільної гексагональної фази (вюрцит). Виявлено нелінійну залежність фазового складу від концентрації NaCl: вміст ацентричної фази вюрциту варіюється в межах 74–90 %, досягаючи максимуму при концентрації 1,4 М. Особливу увагу приділено дослідженню нелінійно-оптичних властивостей синтезованих нанопорошків методом генерації другої гармоніки (ГДГ) під дією лазерного випромінювання. Експериментально підтверджено високу ефективність генерації другої оптичної гармоніки. Встановлено чітку кореляцію між фазовим складом нанокристалів та величиною нелінійно-оптичного відгуку. Зразок із максимальним вмістом нецентросиметричної фази вюрциту (90 %) продемонстрував найвищу ефективність перетворення частоти (вихідний сигнал 1150 мВ), тоді як зразки з меншим вмістом цієї фази показали нижчі результати. Отримані дані доводять можливість цілеспрямованого керування функціональними властивостями наноматеріалів шляхом оптимізації складу електроліту, що є важливим для створення нових ефективних середовищ для нелінійної оптики.