Анионная хемосорбция на полупроводниках п-тпа

Часто, но не всегда, этому случаю отвечает хемосорбция на анионной подрешетке полупроводника. Донорная связь также может быть ионной или гомеополярной в зависимости от природы взаимодействующих веществ. К ней относится все сказанное ранее относительно различия свойств такой связи в изолированной молекуле СК и связи молекулы С с решеткой Ь. [c.143]

Рис. 5. Схематическое изображение анионной хемосорбции на полупроводнике я-типа.

Когда на поверхности полупроводника происходит хемосорбция, то сопровождающие ее изменения электронроводности твердого тела позволяют получить однозначную информацию о типе электронной перегруппировки или о направлении переноса заряда у поверхности. Уменьшение электропроводности у полупроводников р-типа означает перенос электрона от хемосорбированного газа к твердому телу. И только такими изменениями можно объяснить [33, 34] уменьшение поверхностной концентрации дырок в заполненной зоне, происходящее вследствие передачи электронов от адсорбата. Уменьшение электропроводности у полупроводников п-тина в результате хемосорбции означает переход электрона из зоны проводимости полупроводника к адсорбированному веществу. Следует отметить, что, хотя направления переноса заряда в этих двух процессах противоположные, каждый из них сопровождается истощением запаса носителей тока в полупроводнике. Поэтому оба процесса служат примером деплетивной хемосорбции. Адсорбция на полупроводнике р-типа приводит к образованию катионного слоя, а адсорбция иа полупроводнике и-типа — анионного слоя. Обратный процесс, а именно кумулятивная адсорбция, определяемая по возрастанию проводимости, происходящему в результате хемосорбции на полупроводниках р- и п-типов, означает, что при этом происходит увеличение поверхностной концентрации носителей тока. Ясно, что кумулятивная адсорбция ведет к анионной хемосорбции на полупроводниках р-типа и к катионной хемосорбции на полупроводниках г-типа. [c.225]

А. Анионная хемосорбция на полупроводниках р-типа [c.407]

Некоторые области, в которых происходит анионная хемосорбция на полупроводниках р-типа, указаны в табл. 6. Этот [c.408]

АНИОННАЯ ХЕМОСОРБЦИЯ НА ПОЛУПРОВОДНИКАХ р-ТИПА [c.408]

В. Анионная хемосорбция на полупроводниках п-типа [c.412]

В случае окисных полупроводников мы полагаем, что анионная хемосорбция происходит на катионах решетки, и наши простые представления, вытекающие из теории молекулярных орбит, справедливы, если зона проводимости связана главным образом с катионной решеткой. Это действительно имеет место в случае АЬОз, для которой с помощью эмиссионного спектра мягкого рентгеновского излучения доказано, что высшей заполненной зоной является зона 2р кислорода [16]. [c.412]

Тип полупроводника и носителей тока можно определить физическими методами [47, 48]. Если газ хемосорбируется и имеет тенденцию увеличивать число носителей тока данного тина, то электропроводность возрастает, и наоборот. Следовательно, хемосорбция может быть кумулятивной и увеличивать число носителей тока, или деплетивной (истощающей), при которой число носителей тока уменьшается. Адсорбция газа в виде анионов предполагает вытягивание электронов из окисла, и на окислах п-типа такая хемосорбция оказывается деплетивной, и электропроводность понижается на окислах р-тина наблюдается кумулятивная хемосорбция, и электропроводность увеличивается. Наоборот, если при хемосорбции электроны передаются окислу, то она является кумулятивной на окислах п-типа и деплетивной — на окислах р-тина. Таким образом, если известен тип окисла, то изменения электропроводности во время хемосорбции дают сведения о хемосорбированных частицах и характере их связи с поверхностью. [c.197]

Подобным же образом нафталин можно окислить одновременно во фталевый ангидрид и нафтохинон, хотя последний и окисляется дальше во фталевый ангидрид и оба эти продукта медленно окисляются в малеиновый ангидрид. Окисление о-ксилола во фталевый ангидрид протекает легко на катализаторах из пятиокиси ванадия [172] было проведено несколько фундаментальных исследований по кинетике этой реакции и по изучению поведения катализаторов. Катализатор в значительной степени восстанавливается в обычных условиях окисления [173] так, уже при 1% о-ксилола в воздухе образуется много каталитически неактивной УаО , а при 3% о-ксилола обнаруживается УгО . По-видимому, реакция протекает с восстановлением поверхности и с ее повторным окислением кислородом. Представляется интересным проверить это явление, используя 01. Некоторое подтверждение этого дает исследование [123] изменений электропроводности и термо-э. д. с. в присутствии ксилола или исходных для окисления смесей. Катализатор представляет полупроводник п-типа с анионными вакансиями при нормальном давлении кислорода. Кислород хемосорбируется лишь в ограниченном количестве, так как эта хемосорбция деплетивная. При соприкосновении с углеводородом поверхностная проводимость возрастает либо углеводород образует положительный ион и электроны, либо он удаляет ионы кислорода и освобождает электроны [c.332]

В случае ионного кристалла имеются некоторые интересные возможности. Большая часть возмущения, вносимого свободной поверхностью, связана с изменением электростатического окружения иона при переходе из внутренней части кристалла к поверхности. Если нормально заполненная валентная зона ассоциируется с анионами (как в случае галогенидов щелочных металлов и некоторых окисных полупроводников п-типа), то возмущение поверхности действует в направлении создания зоны поверхностных состояний с центром, лежащим над центром нормальной анионной зоны. Эта анионная поверхностная зона обычно оказывается совершенно заполненной. И наоборот, для нормально свободной катионной зоны (зона проводимости) возмущение поверхности действует в направлении создания поверхностной катионной зоны с центром, лежащим ниже обычной катионной зоны. Таким образом, поверхностная электронная структура характеризуется меньшим промежутком между заполненной и вакантной зонами, чем объемная структура. Следовательно, возможно появление собственной поверхностной полупроводниковой электропроводности или, если поверхностные анионная и катионная зоны перекрывают друг друга, то даже металлической поверхностной проводимости. Соответственно этому, гомеополярная связь должна быть более важна в поверхностной области. Очевидно, что эффекты такого рода важно учитывать в теории хемосорбции заметим, однако, что подобная простая картина анионной и катионной зон не подходит для окислов переходных металлов. [c.386]

Обратный случай, когда при хемосорбции проводимость увеличивается, показывает, что на поверхности полупроводника возрастает число носителей тока. Этот тип хемосорбции, к которому относится анионная хемосорбция на р-проводнике и катионная хемосорбция на п-проводнике называют кумулятивной хемосорб- [c.504]

Кумулятивная хемосорбция. К этому типу хемосорбции относятся катионная хемосорбция на полупроводнике п-типа и анионная хемосорбция на полупроводнике р-типа. В обоих случаях полупроводник обогаптается носителями тока, вследствие чего проводимость увеличивается. Электроны могут теперь или переходить [c.508]

На окисных полупроводниках анионная хемосорбция происходит, по-видимому, над катионами металла и проблемы взаимодействия сводятся к взаимодействию между орбитами инородного атома и катионной зоной (например, зоной 3с1 в СцгО). Обсуждение этого вопроса в данном разделе уместно, если только эта зона является самой высокой из заполненных зон. [c.411]

Внедрение. В особых случаях большое значение может иметь объемный заряд того типа, который описан Моттом и Кабрера [70]. Если, например, рассматриваемый газ поглощается на полупроводнике в результате образования катионных вакансий или, что менее вероятно, путем образования анионов в междуузлиях, то в граничном слое произойдет накопление заряда одного знака, обусловленное различием в концентрациях катионных вакансий и положительных дырок, а это будет способствовать внедрению газа в полупроводник. С этой точки зрения Гарнер, Стоун и Тили [76] рассмотрели хемосорбцию кислорода на закиси меди. Хотя ионы Си"" в закиси меди при 20° обычно не обладают подвижностью, но поскольку образующийся объемный заряд способствует возникновению катионных вакансий на поверхности раздела, то после хемосорбции кислорода происходит внедрение последнего. Поэтому при 20° С кислорода поглощается значительно больше, чем соответствует образованию монослоя. Кроме того, внедрение кислорода, следующее за хемосорбцией, приводит к тому, что только часть [c.509]

На окисных полупроводниках катиона хемосорбция должна происходить над анионами рещетки и следует ожидать, что во взаимодействии участвуют как анионные, так и катионные зоны. Это делает проблему значительно более сложной, и так как катионно-анионная зонная модель не подходит для окислов переходных металлов, мы не будем обсуждать ее здесь более подробно. [c.412]

Тот факт, что процессы обмена со слоем играют роль как при хемосорбции, так и при десорбции газов — в особенности на полупроводниковых твердых веществах типа окислов и сульфидов, — известен уже давно по изменению проводимости таких полупроводников в атмосфере различных газов. С точки зрения электронных дефектов можно подразделить полупроводниковые катализаторы на катализаторы п-типа и р-типа, за исключением собственных полупроводников (р-/г-проводимость). Катализатор п-типа характеризуется наличием свободных электронов е, т. е. электронов в зоне проводимости, и присутствием, по закону электрической нейтральности, в эквивалентной концентрации анионных вакансий или металлических ионов в междоузлиях. Катализатор р-типа характеризуется соответствепио наличием недостатка электронов , т. е. дырок в валентной зоне, с эквивалентной концентрацией незанятых катионных узлов. За исключением случаев жестких соотношений при реакции (как, например, для Нг на NiO), в случае катализаторов п- типа будет происходить обмен электронами только между зоной проводимости и соответствующей молекулой, а в случае катализаторов р-типа — обмен электронами только между валентной зоной и находящимся на поверхности газом. При этом характерный для каждого полупроводника п- или р-типа обменный уровень вещества слоя является потенциалом Ферми или, иначе говоря, электрохимическим потенциалом т]- или т]+ свободных электронов или дырок соответственно. Как показано ниже на примере простой реакции, появление в зоне и уход или эмиссия электронов из валентной зоны или зоны проводимости катализатора, так же как невозможность электронного обмена, определяется абсолютным значением т] и и энергетического уровня попадающей на поверхность или находящейся на ней молекулы газа. В настоящем изложении мы вначале пренебрежем электрическим диффузионным потенциалом, всегда появляющимся вблизи поверхности в результате возникновения объемных зарядов. Влияние диффузионного потенциала Vd, зачастую определяющего течение реакции, будет обсуждено в заключение, исходя из известного соотношения г] + = j V, где J.I — химический потенциал в электрон-вольтах, а К — электрический потенциал. [c.219]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология