ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Некоторые положения электронной теории хемосорбции на полупроводниках из "Люминесценция и адсорбция" Влияние состава газовой среды, окружающей кри-сталлофосфор, на его люминесценцию естественно связать с адсорбцией газа поверхностью фосфора. Адсорбция газов поверхностью твердого тела сопровождается возникновением связи между молекулами (атомами) газа и частицами (атомами, ионами), образующими твердое тело. В зависимости от характера сил связи различают физическую и химическую формы адсорбции. [c.12] Электронная теория хемосорбции развивается (начиная с 1948 г.) главным образом трудами Ф. Ф. Воль-кенштейна и его сотрудников в Советском Союзе, М. Будара и П. Вейца в США, К. Хауффе в ФРГ, Ж. Жермена и П. Эгрена во Франции. По мнению Ж. Жермена [4], с которым авторы вполне солидарны, теория Ф. Ф. Волькенштейна — самая общая из всех до сих пор предложенных , другие теории она включает как частные случаи. В связи с этим и рассмотрим коротко основные положения теории Ф. Ф. Волькенштейна. [c.13] Согласно этой теории в случае хемосорбции адсорбированная молекула и атом (ион) твердого тела образуют химическое соединение, т. е. образуют единую квантовомеханическую систему и должны рассматриваться как одно целое. С этой точки зрения адсорбированную частицу, искажающую своим появлением на поверхности периодический характер силового поля последней, следует рассматривать как некий структурный дефект, поверхностную примесь [5]. [c.13] В ряде работ [5—7] Ф. Ф. Волькенштейна было показано, что такой структурный дефект оказывается центром локализации для свободного электрона или свободной дырки решетки. Захват свободного носителя заряда таким центром локализации приводит к изменению характера связи между адсорбированной частицей и решеткой адсорбента. В связи с этим было указано на наличие двух форм хемосорбции, соответствующих двум типам связи. [c.13] Форма хемосорбции, при которой связь между хе-мосорбированной частицей и решеткой осуществляется без участия свободного электрона или свободной дырки кристаллической решетки, была названа слабой . Форма хемосорбции, при которой свободный носитель заряда кристаллической решетки локализован у адсорбированной частицы и таким образом участвует в поддержании связи этой частицы с решеткой, получила название прочной . [c.14] Здесь приняты следующие обозначения К—атом (молекула) в газовой фазе Ь — символ решетки КЬ — хемосорбированная частица в состоянии слабой связи РеЬ и НрЬ — хемосорбированные частицы в состоянии прочной акцепторной и прочной донорной связи соответственно еЬ и рЬ — свободные электрон и дырка кристаллической решетки. [c.14] Форма прочной хемосорбции определяется природой адсорбируемого газа и адсорбирующей поверхности. При этом возможно одновременное существование как прочной акцепторной, так и прочной донорной форм. Соотношение между различными формами хемосорбции в случае электронного равновесия, как было показано Ф. Ф. Волькенштейном [8], определяется положением уровня Ферми на поверхности кристалла и уровней хемосорбированных частиц, находящихся в различных формах связи. [c.16] Обозначим через , N и поверхностные концентрации частиц, находящихся в состоянии слабой , прочной акцепторной и прочной донорной связи соответственно. Обычно одна из форм прочной хемосорбции преобладает, т. е. практически приходится иметь дело с частицами, обладающими чисто акцепторными или чисто донорными свойствами. [c.16] Приведенные выражения позволили Ф. Ф. Волькенштейну [8] показать, что положение уровня Ферми определяет не только относительное содержание различных форм хемосорбции, но и адсорбционную способность поверхности полупроводника факторы, изменяющие положение уровня Ферми, будут изменять и адсорбционную способность поверхности. Это обстоятельство позволяет выяснить влияние различных факторов на адсорбционную способность вещества и влияние самой адсорбции, т. е. в конечном счете влияние состояния поверхности на те процессы, протекающие в веществе, которые зависят от концентрации свободных носителей заряда, в частности люминесцентные процессы. Такое влияние связано с тем, что адсорбция газов, как указывалось выше, приводит в результате образования прочной связи к заряжению поверхности и изменению концентрации свободных электронов и дырок в приповерхностной области адсорбента. Заря-жение же поверхности связано с изгибом зон у поверх- ности и, следовательно, смещением уровня Ферми. [c.17] Вернуться к основной статье