Au(111) elektrotu üzerinde elektrokimyasal atomik tabaka epitaksi yöntemi ile Bi2S3 sentezi ve ilk tabakanın kinetiğinin incelenmesi

Abstract

ÖZET Tek kristal formlu Altın(lll) elektrot üzerinde, Bİ2S3 tek tabakasını sentezlemek için elektrokimyasal atomik tabaka epitaksi (EC ALE) yöntemi kullanıldı. Filmler, kendi çözeltilerinden S ve Bi atomlarının ardışık potansiyel altı depoziyonu (UPD) ile hazırlandı. Dönüşümlü voltametri, kronoamperometri ve kronokulometri teknikleri, Bi ve S atomik tabakalarının adsorbsiyon ve desorbsiyon kinetiğini incelemek için kullanıldı. Dönüşümlü voltametri deneyleri; çıplak Au(lll) elektrot ile karşılaştırıldığında, S- Au(lll) elektrot üzerindeki bizmut depozisyonunun daha az pozitif potansiyellerde gerçekleştiğini gösterir. Bu durumun, yüzeyde adsorbe edilen tek tabaka sülfür atomlarının Au(lll) elektrotu ile Bi atomları arasındaki etkileşim kuvvetlerini azaltmasından kaynaklandığı düşünülmektedir. Kronoamperometri çalışmalarına göre; Au(lll) elektrot üzerinde S depozisyonu Langmuir tip mekanizmayla ilerlerken, sıyrılması 2-boyutlu instantaneous tip mekanizmaya uygunluk göstermektedir. Sülfürle modifıye edilen Au(l 11) elektrot üzerinde Bi depozisyonu Langmuir tip mekanizmayla ilerlerken, sıyrılması ise Langmuir tip mekanizmayı da içeren 2-boyutlu instantaneous mekanizmaya uygunluk göstermektedir. Elde edilen deneysel sonuçlardan, Bi tabakasıyla başlayan filmlerin, S tabakasıyla başlayan filmlere göre daha düzgün ve tek kristal formda oluştuğu söylenebilir.

SUMMARY The electrochemical atomic layer epitaxy technique was employed to obtain Bİ2S3 on Au single-crystals surfaces. The films were prepared by sequential underpotential deposition (UPD) of S and Bi from solution precursors. Cylic voltammetry, chronoamperometry and chronocoulometry techniques were used to investigate the kinetics of Bi and S atomic layers formation and dissolution. Cyclic voltammetry reveals that the potential of Bi deposition on S-Au(l 1 1) has shifted to less positive potential compared with on naked Au(l 1 1). This situation results from the attractive forces between S atoms in the single layers of S on Au(l 1 1) and Bi atoms. The chronoamperometric results at single crystal Au(lll) electrode indicate that S deposition takes place in a Langmuir type mechanism while the stripping of sulfide follows two-dimensional instantaneous nucleation and growth mechanism. Bi deposition at S-Au(l 11) electrode also takes place in a Langmuir type mechanism while the stripping of bismuth follows two-dimensional instantaneous nucleation and growth mechanism which is accompanied by a Langmuir type desorption. Our results suggest that the depositing Bi as a first layer results in a more ordered layers than the deposition of S as a first atomic layer.