ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Линейный импеданс. Эквивалентные схемы из "Электрохимия алмаза" Измерение частотных характеристик электрохимических систем позволяет получить сведения о природе межфазных границ и прежде всего о строении двойного слоя и кинетике протекающих на этих границах процессов переноса заряда. [c.27] При измерении линейного импеданса на электрохимическую ячейку накладывают гармонический электрический сигнал с частотой / и, анализируя тем или иным прибором спектр отклика системы, измеряют действительную Яе и мнимую 1т Z составляющие импеданса Z. [c.27] что относится к спектроскопии импеданса алмазных электродов, наиболее ярко проявляются две черты влияние полупроводникового характера алмаза (для умеренно легированных пленок) и особый тип частотной зависимости импеданса, характерный для абсолютного большинства алмазных электродов. [c.27] Геометрическую емкость Сд можно вычислить по формуле плоского конденсатора, в которую следует подставить толщину пленки ё, и диэлектрическую проницаемость алмаза е = 5,7. Для пленок микрометровой толщины геометрическая емкость очень мала порядка 10 Ф см соответствующий импеданс по порядку величины превышает сопротивление пленки (за исключением очень слабо легированных пленок), и им можно пренебречь. Тогда мы получаем более простую эквивалет-ную схему из трех элементов (рис. 12 6), которая известна, как схема Рэндлса—Эршлера [98]. Существенным моментом в таком рассмотрении является то, что все элементы в схемах на рис. 12 а, 6 считаются не зависящими от частоты. [c.28] Действительно, в ряде случаев спектры импеданса алмазных электродов удовлетворительно описываются эквивалентной схемой рис. 12 6 с практически частотно-независимой (в интервале 1-10 Гц) емкостью [99]. На рис. 13 построены зависимости обратного квадрата дифференциальной емкости С от потенциала электрода Е. При этом рис. 13 а приведен для случая частотно-независимой емкости напротив, прямая на рис. 13 б получена усреднением частотно-зависимой емкости электрода по всему диапазону использованных частот. [c.28] В приведенном выще анализе использовано представление об обедненном слое, который обычно образуется в щирокозонном полупроводнике, контактирующем с другой фазой (металлом, раствором электролита или вакуумом). Связанный с образованием обедненного слоя потенциальный барьер (для случая контакта с проводящей фазой) называется барьером Шоттки. Контакт поликристаллических алмазных пленок с некоторыми металлами — Аи, Р1, Рё — обладает выпрямляющим действием (см., например, работы [100, 101]) а его емкостные характеристики напоминают характеристики контакта алмаз/раствор индифферентного электролита. [c.30] Но описанная выше ситуация отсутствия частотной дисперсии емкости — скорее исключение, чем правило. Как уже упоминалось, обычно емкость алмазных электродов зависит от частоты. На рис. 14 приведен характерный годограф импеданса (спектр импеданса электрода, представленный на комплексной плоскости), полученный при стационарном потенциале электрода в растворе индифферентного электролита 102. Его высокочастотный отрезок (для интервала 1-100 кГц) представляет собой наклонную прямую, не проходящую через начало координат (рис. 14 5). При более низких частотах наблюдается искривление зависимости — 1т Ке 2 (рис. 14 а), вызванное наличием в эквивалентной схеме фарадеевского сопротивления Яр (см. рис. 12) при анодной или катодной поляризации, в связи с уменьшением Яр, кривизна становится еще заметнее, и низкочастотная часть кривой приближается к полуокружности. Подобная форма спектра импеданса наблюдалась в ряде работ [103-107]. [c.30] Относительно большая величина фарадеевского сопротивления Rp отражает отмеченные выше низкие фоновые токи и ис-чезаюше малую коррозию алмаза в водных растворах. Л сравнительно высокие (по сравнению с другими полупроводниковыми электродами [6]) значения дифференциальной емкости (т — высокий уровень легирования исследованных алмазных пленок (концентрация акцепторов составляет Ю см и выше). [c.33] Продолжим уточнение эквивалентной схемы алмазного электрода. Можно бьшо бы думать, что эквивалентная схема является синтезом двух схем, рис. 12 6 и рис. 12 в, а именно, в ней одновременно присутствуют частотнонезависимая емкость области пространственного заряда и элемент постоянной фазы (СРЕ), описываюший частотную зависимость отклика электрода, какова бы ни была ее природа (об этом см. ниже, раздел 5.3). Такая эквивалентная схема была предложена, например, для электрода из полупроводника InP [113] она содержала одновременно оба элемента — и СРЕ, — соединенные параллельно друг другу. Разделить эти два элемента можно, экстраполируя частотную зависимость суммарной измеренной емкости алмазного электрода С на бесконечную частоту действительно, при f х остается лишь поскольку емкостная составляющая СРЕ стремится к нулю [см. формулу (3)]. Попытка такого определения сделана в работе [114] (рис. 15). Использовалась система координат в которой частотная зависимость емкостной части СРЕ спрямляется, поскольку для исследованного образца а = 0,7. Оказалось, что экстраполированные прямые проходят через начало координат, т. е. [c.33] Вернуться к основной статье