О заряжении поверхности полупроводника при адсорбции.— Ф. Ф. Волькенштейн

Волькенштейн [37, 38], анализируя особенности адсорбции, обусловленные дефектами на поверхности полупроводников, также обсуждает возникновение новых центров в ходе процесса. Такая возможность предполагается за счет изменений концентрации заряженных дефектов ( тепловых беспорядков ), на которых происходит адсорбция. Принимается, что число таких адсорбционных центров до начала процесса зависит от положения уровня Ферми и изменяется при всяком сдвиге последнего. [c.254]

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]

Волькенштейн рассматривает разные формы адсорбции с различной природой связи (более и менее прочной), имеющие ионный или ковалентный характер, и различные формы поверхностных соединений — валентно-насыщенные, радикальные, ионно-радикальные. Между разными формами адсорбционной связи предполагается равновесие с их взаимопереходами. Последнее регулируется положением уровня Ферми, которое и определяет адсорбционную способность данного полупроводника, заряженность поверхности, реакционную способность адсорбированных частиц. Таким образом, химически адсорбированные частицы трактуются как центры локализации свободных электронов или дырок, являясь соответственно акцепторами или донорами, электронов. Заряжение адсорбированного слоя возникает при образовании прочных связей — акцепторных или донорных, которые могут быть как ионными, так и ковалентными. Более слабая адсорбционная связь возникает без участия свободных валентностей поверхности и без заряжения адсорбированного слоя. Согласно концепции Волькенштейна, с изменением уровня Ферми, доли частиц, находящихся в состоянии разных адсорбционных связей, соответственно изменяются. Например, повышение уровня Ферми может вести к уменьшению доли донорных связей и увеличению доли акцепторных связей при этом доля слабых связей пройдет через максимум. При достаточно высоком положении уровня Ферми может прарстически полностью осуществляться акцепторная связь, а при достаточно низком положении — донорная связь. [c.66]

В тех случаях, когда адсорбент является полупроводником, заряд, создаваемый первыми адсорбированными ионами, затрудняет миграцию к поверхности заряженных частиц из объема и ка1 следствие фиксацию других атомов. Согласно Эгрену и Дюка [4], расчет показывает, что теплота адсорбции должна уменьшаться по параболическому закону в зависимости от числа N адсорбированных молекул, причем настолько быстро, что при значении Л о. соответствующем примерно 1% полного покрытия поверхности, теплота адсорбции практически становится равной нулю (рис. 75), Однако Волькенштейн [2] не согласен с этой точкой зрения, которая предполагает, что частица может оставаться в состоянии адсорбции лишь до тех пор, пока она удерживается локализован- [c.235]

Вопросу о значении работы выхода электронов для хемосорбционной активности твердых тел посвящено большое число экспериментальных и теоретических работ. В самом грубом приближении можно считать, что при прочих равных условиях вероятность электроноакцепторной адсорбции тем больше (а электронодонорной — тем меньше), чем ниже работа выхода. В Силу наложения ряда других факторов это приближение дает очень мало снований для абсолютных оценок. Иначе обстоит дело с влиянием изменений заряда поверхности и соответствующего ему изменения работы выхода. В тех случаях, когда в хемосорбции или в катализе участвуют электрически яаряженные равновесные формы, концентрация ( популяция ) соответ- ствующих форм должна определенным образом изменяться с заряжением ловерхности при любом методе измерения заряда. В частном случае равновесия при хемосорбции на полупроводниках это было показано нами [44] на основе статистической механики и общей теории полупроводниковых равновесий Шоттки. К аналогичному выводу пришел Волькенштейн [45] применительно к принятой им частной модели хемосорбции с прямым участием уравновешенных свободных электронов и дырок полупроводника. Легко показать, что сходный вывод в общем виде должен быть справедлив для более широкого круга систем и явлений независимо от детального механизма хемосорбции. Кроме того, можно видеть, что эти выводы должны быть полностью применимы к равновесию любых заряженных поверхностных переходных комплексов, а следовательно — к кинетике хемосорбции и к крнетике каталитических реакций [44]. Для этого требуется выполнение двух условий а) нахождения соответствующей формы в заряженном состоя- [c.27]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология