Примесные атомы на поверхности

Твердое тело будем моделировать полубесконечной одномерной цепочкой атомов (массы М), связанных упругими силами с константой К, причем крайний атом цепочки В (массы играет роль примесного атома поверхности. Будем предполагать, что подлетающий к нему из газовой фазы атом А (массы М) может адсорбироваться, причем кривая потенциальной энергии их взаимодействия представляет собой обрезанный гармонический осциллятор с силовой константой К. [c.74]

Второй подход к исследованию хемосорбции не требует знания электронной структуры кристалла и его поверхности. Идеи, заложенные в нем, вполне аналогичны тем, которые лежат в основе изучения примесных центров или других локализованных дефектов решетки [8—11] (хемосорбированный атом тоже можно рассматривать как некоего рода дефект поверхности — центр адсорбции ). Выделяется фрагмент кристалла, содержащий дефект и его окружение (в литературе используются также термины дефектная молекула или центральная молекула ). Кластер рассматривается как молекула, а для расчета его электронной структуры применяется тот или иной метод, развитый в квантовой химии. [c.52]

Считается, что более широкая полоса поглощения vs (3260 сж- ) принадлежит молекулам H N, вступившим в водородную связь через атом водорода с атомами кислорода поверхности или с поверхностными гидроксильными группами. Изменение спектра поверхностных гидроксильных групп Si—ОН и В—ОН при адсорбции H N уже рассмотрено в главе V. Для более определенного суждения о характере взаимодействия молекул H N через атом Н с гидроксилированной и дегидроксилированной поверхностью собственно кремнезема и кремнезема, содержащего примесные центры, следует повторить эти интересные исследования на чистых образцах кремнезема и на образцах, содержащих дозированные количества примесных электроноакцепторных центров. [c.242]

Согласно обычному представлению, при катионной хемосорбции на полупроводниках р-типа электрон переходит от инородного атома на примесный уровень твердого тела. Инородный атом превращается в катион, а в твердом теле образуется обедненный слой. Это имеет место в областях АУ1 и (рис. 7) при условии, что уровень ) лежит выще примесных уровней. В этом случае уровень АШ свободен и водородоподобный инородный атом существует на поверхности в виде катиона. [c.412]

Согласно обычным представлениям, при анионной хемосорбции инородный атом принимает электрон от примесного уровня. Следовательно, эта хемосорбция истощающая (деплетивная), так как покрытие поверхности зависит от концентрации примесных уровней в твердом теле. Электропроводность, конечно, в данном случае уменьщается. Мы считаем, что взаимодействие здесь осуществляется между орбитой инородного атома и зоной проводимости твердого тела. Такое положение обнаруживается в областях и на рис. 7 при условии, что уровень лежит ниже примесных уровней. На каждый адсорбированный атом с примесного уровня удаляется по одному электрону, и если уровень анионный, то инородный атом превращается на поверхности в анион. [c.412]

Для ОСНОВНЫХ элементов решетки (М, X), из которых состоят кристаллы, это приводит к появлению поверхностного и объемного заряда точно так же, как было описано выше. Однако может возникнуть такое положение, когда примесные атомы (У), присутствующие в газе, будут поглощаться поверхностью. Если при этом примесные атомы будут образовывать локальные уровни, то при наличии пустых уровней они будут захватывать электроны (примесный атом является акцептором) или дырки, если уровни заполнены (доноры). Это обусловливает появление поверхностного заряда, который в свою очередь вызывает появление противоположного по знаку заряда, распределенного на поверхности кристалла. Подтверждением является поведение элементарных кристаллов, в которых отсутствуют побочные явления, связанные с нестехиометричностью. В то же время это свидетельствует о сложности рассматриваемых явлений. Так, например, в германии чистая поверхность обладает слабыми полупроводниковыми свойствами р-типа давление кислорода порядка 10"" —10" мм рт. ст. несколько увеличивает р-проводимость, однако при более высоких давлениях Ог эта пороводимость снова уменьшается при давлении Оа, равном 10 мм рт. ст., проводимость р-типа совсем исчезает. [c.561]

Казалось бы, что это находится в противоречии с фактом снижения скорости адсорбции СО при растворении Li20 в NiO, сонровождающомся ростом концентрации Ni + [5]. В связи с этим была высказана гипотеза, что активными центрами адсорбции с минимальной энергией активации являются катионы Ni +, не связанные с катионами Li+. С ростом концентрации L1+ расстояние между двумя катионами Li+ на поверхности сокращается и при 0,4 ат % Li+ оно равно щести катионным узлам. В этих условиях наиболее удаленные катионы Ni + находятся на расстоянии двух-трех катионных узлов от катиона Li+. Предполагается, что снижение активности Ni + вблизи Li+ связано с влиянием электростатического поля, создаваемого избыточным отрицательным зарядО М кислородного иона вблизи Li+. Чем ближе Ni + находится к Li+, тем сильнее взаимодействие его с избыточным отрицательным зарядом, тем выще энергия, которую надо затратить на разрыв этой связи, тем ниже способность его к электронному переходу по уравнению (2). На активность катиона Ni + по уравнению (1) присутствие нескомпенсированного отрицательного заряда вблизи L1+ оказывает активирующее влияние вследствие стремления системы приобрести катион Ni + в соседнем к Li+ катионном узле. 4eiM ближе реагирующий катион Ni + к Li+, тем выше его адсорбционная способность по отношению к кислороду. Неравноценное положение катионов Ni + и Ni + по отношению к примесному катиону с аномальным нескомпенсированным зарядом приводит к неоднородности активных центров адсорбции. При растворении окиси лития в NiO имеет место изменение распределения активных центров по энергиям активации, следствием которого является наблюдаемое изменение кинетического закона адсорбции. С ростом концентрации Li+ число активных центров адсорбции кислорода увеличивается, а СО снижается. [c.74]

Растворение окиси лития в NiO сопровождается образованием твердых растворов замещения, в которых узлы двухвалентных катионов Ni + заняты однозарядными катионами Li+. Нейтральность решетки обеспечивается одновременным образованием равного количества катионов Ni +. При низких температурах катионы Li+ связаны с катионами Ni +. С ростом температуры катион Ni + может оторваться от Li+ и стать свободным. Акцепторный уровень лития в этом случае будет занят электроном. Акцепторный уровень, занятый электроном, т. е. катион лития, окруженный катионами Ni +, можно рассматривать в качестве наиболее благоприятной комбинации для адсорбции кислорода. Растворение окиси лития увеличивает число активных центров для адсорбции газов акцепторов электронов и тем самым ускоряет ее. Труднее найти объясне1ше для изменения в скорости адсорбции газов — доноров электронов СО и С2Н2, которое полностью согласовалось бы со всеми экспериментальными фактами. Наиболее логичным кажется предположение, что катионы N 3+ на ближайших катионных узлах к Li+ теряют свою реакционную способность. Это согласуется с полным отравлением поверхности по отношению к адсорбции этих газов при концентрации лития 0,4 ат% Li, когда расстояние между двумя примесными катионами составляет менее шести катионных узлов в этих условиях каждый катион Ni + находится в зоне влияния катионов Li+. [c.86]

Согласно теории Гарии—Мотта, при поглощении кристаллом AgBr одного фотона образуется один электрон в зоне проводимости и дырка в валентной зоне. Часть электронов в зоне проводимости оседают на примесных поверхностных уровнях. Захваченные ловушками электроны взаимодействуют с междоузель-ными свободными ионами Ag+, образуя на месте ловушки нейтральный атом Ag с малым временем жизни (наибольшее — несколько секунд). При повторении процесса на одном и том же месте образуется кластер из двух атомов Ag, время жизни которого определяется уже несколькими днями. Когда кластер разрастается до трех или более атомов, можно считать, что получено устойчивое скрытое изображение, пригодное для химического проявления. Теория Митчела (1957) также основана на представлении об образовании электронно-дырочных пар, однако предполагается, что сначала междоузельный Ag- - улавливается дефектом кристалла в решетке или на поверхности. Затем этот ион нейтрализуется электроном, и процесс повторяется до образования устойчивого скрытого изображения. Для нашего рассмотрения несущественно, присоединяется ли ловушка к подвижному иону Ag- - или, наоборот, ловушка движется к иону. Существенной стадией является создание электронно-дырочной [c.113]

При исследовании пленок толщиной более 30 мкм можно было проследить изменение концентрации примесных атомов по глубине, правда, с низким разрешением. Послойный анализ пленки арсенида галлия толщиной около 300 мкм, выращенной с помощью транспортной реакции в парах воды, позволил установить, что по всей толщине пленки до переходного слоя пленка — подложка содержалась примесь молибдена, внесенная из арматуры установки. Появление меди на участке пленки, прилегающем к поверхности подложки, а также увеличение содержания калия к кальция в этой области свидетельствовали о недостаточно тщательной очистке подложки перед выращ 1ванием пленки. Анализ пленки арсенида галлия толщиной 50 мкм, выращенной с использованием транспортной реакции в парах воды на поверхности германиевой подложки, показал, что германий проникает в толщу пленки во время ее выращивания. По толщине пленки концентрация германия изменялась в пределах (1,24-6) 10- ат.%. [c.166]

Четвертый тип хемосорбции, представленный в табл. 6, необычен, являясь одновременно анионным и деплетивным (истощающим). В этом случае дополнительный уровень, который ино-родный йтом вносит в систему, лбжит выше дискретных при месных уровней и потому валентный электрон с инородного атома переходит на один из этих уровней. Хемосорбция, следовательно, связана с образованием обедненного слоя в твердом теле. Важно здесь то, что на поверхности присутствует анион. Дополнительный уровень является уровнем СШ и его волновая функция сконцентрирована на первом атоме кристалла. Если эта локализация достаточно четкая, то электроны, уходящие с уровня СШ, не сильно влияют на заряд инородного атома, вследствие чего последний существует на поверхности в виде аниона. На каждый хемосорбированный инородный атом вблизи первого атома кристалла приходятся две положительные дырки, и хемосорбированный атом превращается в анион и один примесный уровень заполняется. Двойной электрический слой, связанный с хемосорбцией этого типа, имеет структуру, известную в коллоидной химии под названием двойного слоя Штерна. Покрытие поверхности должно быть очень малым, так как оно лимитируется концентрацией примесных уровней [14]. Однако на тонких слоях адсорбента, когда действие объемного заряда несущественно, хемосорбция может продолжаться после заполнения всех примесных уровней. Избыточный электрон находится на уровне СШ и последующая хемосорбция кумулятивна она происходит с захватом первым атомом кристалла одной положительной дырки на каждый хемосорбированный инородный атом. Следовательно, положение аналогично имеющему место при кумулятивной хемосорбции типа В (табл. 6), за исключением того, что не имеется больще особого расположения уровня СШ. [c.411]

Особый тип катионной хемосорбции осуществляется в областях и рис. 7 при условии, что уровень лежит ниже примесных уровней. В этом случае на каждый адсорбированный инородный атом с примесного уровня удаляется по одному электрону и два электрона связываются на уровне С . Волновые функции этих электронов на инородном атоме малы и, следовательно, он существует на поверхности как катион. Такая хемосорбция носит деплетивный характер. Если уровень С р лежит между дном зоны проводимости и примесными уровнями, то хемосорбция все еще остается катионной, но электроны с примесных уровней не принимают участия в процесссе и только один электрон связывается на уровне вблизи первого атома кристалла. Это кумулятивная хемосорбция. [c.413]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология