Полупроводники с электролитом

Вольт-амперная характеристика контакта полупроводник — электролит. При контакте полупроводника с электролитом (ввиду малой концентрации носителей заряда в полупроводнике) на границе раздела возникает потенциальный барьер сложной формы. В общем случае вольт-амперная характеристика такого контакта может быть весьма сложной и поэтому мы рассмотрим ее на одном частном, но важном для практики примере. [c.201]

ЭЛЕКТРОХИМИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ, изучает строение границы раздела полупроводник электролит и ( жз.-хнм. процессы на этой границе. Особенности этих процессов обусловлены наличием двух видов подвижных носителей заряда — электронов зоны проводимости и положительно заряж. дырок валентной зоны. Электроны и дырки участвуют в электродных процессах независимо друг от друга. Объемная конц. носителей заряда в полупроводниках мала по сравнению с металлами (менее 10 см ), поэтому полупроводниковая обкладка двойного электрич. слоя диффузна, значит, часть межфазного скачка потенциала локализована в полупроводнике. Токи обмена в электродных процессах малы, электродные р-ции обычно необратимы в р-циях возможно участие связанных состояний электронов н дырок (экситонов). Для электрохим. кинетики существенны диффуз. ограничения, связанные с доставкой электронов или дырок к границе раздела электрод электро-лит. Для полупроводниковых электродов характерна высокая фоточувствительность, причем поглощенный свет ускоряет преим. анодную р-цию на электронном полупроводнике и катодную — на дырочном. Генерация неравновесных электронов и дырок, возможная при электрохим. р-циях, может привести к хемилюминесценции. [c.706]

Диффузное распределение зарядов в поверхностном слое полупроводников приводит к резкому снижению емкости д. э. с., на границе раздела полупроводник/электролит Характерная для металлических электродов емкость составляет 0,2.....0,4 Ф/м емкость полупроводниковых электродов на [c.260]

Все сказанное об измерении поверхностной проводимости в равной мере относится и к другим методам, в которых вдоль поверхности раздела полупроводник — электролит прикладывается электрическое поле. Здесь прежде всего нужно назвать измерение эффективного времени жизни неосновных носителей по спаду фотопроводимости (при инжекции неосновных носителей импульсами тока или света) или по величине стационарной фотопроводимости. При всех измерениях подобного рода следует контролировать отсутствие утечки измерительного тока в раствор, пользуясь для оценок вольт-амперной кривой или величиной импеданса электрода. [c.6]

В электролитических системах полевым электродом служит весь раствор в целом толщина измерительного конденсатора (т. е. слоя Гельмгольца) порядка размеров атома, а его емкость достигает десятков микрофарад на квадратный сантиметр. Поэтому в системе полупроводник — электролит доступны измерению весьма большие значения поверхностной емкости. [c.7]

К настоящему времени проведены обширные исследования поверхностей раздела металл— электролит и полупроводник— электролит. Поверхность раздела полупроводник—электролит интересна тем, что/для полупроводника характерна низкая плотность электронов, которую к тому же можно регулировать иными словами, вводя в объем твердого тела подходящую примесь, можно изменять положение уровня Ферми. Кроме того, в полупроводниках заряд не сосредоточен непосредственно на поверхности, как в металлах, а распределен в пределах слоя пространственного заряда, проникающего на значительную глубину полупроводника. Эти факторы определяют дополнительные способы контроля поверхностей раздела, которые нельзя осуществить при исследовании металлов. [c.194]

ЭМИССИИ. С другой стороны, возникают усложнения принципиального характера из-за большей роли коллективных эффектов уже при относительно малых энергиях возбуждения. Тем не менее, общий подход, развитый в главе 2, может оказаться полезным и при рассмотрении фотоэмиссии с поверхности полупроводников и, в частности, с поверхности раздела полупроводник — электролит. [c.142]

Таким образом, в указанных условиях при фотоэлектронной эмиссии на межфазной границе полупроводник—электролит, в отличие от фотоэмиссии на границе металл — электролит, приложение к системе разности потенциалов ф не меняет радикальным образом закономерностей процесса Основные физические причины различия состоят в следующем. Во-первых, под действием приложенной разности потенциалов происходит изменение уровня Ферми относительно среды, в которую происходит эмиссия, что при фотоэмиссии из металлов является определяющим фактором. При фотоэмиссии из полупроводников определяющим является не положение уровня Ферми, а положение границ валентной зоны и зоны проводимости. Поэтому, несмотря на то, что при приложении потенциала ф положение уровня Ферми полупроводника смещается, значения пороговых частот oq и не меняются. Во-вторых, на границе металл—электролит падение потенциала сосредоточено в ионной обкладке двойного электрического слоя, размеры которой порядка атомных, в то время как на границе полупроводник — электролит оно происходит на расстояниях порядка существенно превышающих атомные размеры. Соответственно область падения потенциала в случае границы полупроводник — электролит всегда существенно превышает длину волны де Бройля электронов. [c.148]

Есть основания надеяться, что внешний фотоэффект на границе полупроводник — электролит, особенно с использованием различных частот внешнего излучения, может явиться новым эффективным инструментом исследования этой межфазной границы. [c.150]

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ РАЗДЕЛА ПОЛУПРОВОДНИК ЭЛЕКТРОЛИТ [c.377]

ЭЛЕКТРОХИМ. ЯВЛЕН. НА ГРАНИЦЕ ПОЛУПРОВОДНИК — ЭЛЕКТРОЛИТ 379 [c.379]

Возбужденный электрон, перешедший в зону проводимости, представляет собой один тип носителей тока в полупроводнике. Возбужденный электрон освобождает энергетический уровень в валентной зоне, в которой после этого становится возможной электрическая проводимость. Вакантный уровень в валентной зоне можно представить себе в виде ковалентной связи, лишившейся одного из своих электронов, в результате чего в данном месте появляется настоящий положительный заряд. Переход соседнего электрона на эту связь приводит к перемещению ненасыщенной связи в направлении, противоположном направлению, в котором совершается перескок электрона. Следовательно, в валентной зоне проводимость обусловлена положительно заряженными носителями тока, которые называются дырками. Следует подчеркнуть, что поведение дырки определяется свойствами электронов, находящихся в валентной зоне. Таким образом, дырки не могут испускаться в вакуум или пересекать поверхность раздела полупроводник — электролит, так как они не могут существовать вне решетки полупроводника. [c.380]

В данном разделе рассматривается главным образом распределение потенциала в том случае, когда между полупроводником и другой фазой существует электронное равновесие. Представления, развиваемые вначале для простых систем, у которых имеется вакуумный промежуток между фазами, привлекаются затем для рассмотрения контакта полупроводник —электролит в отсутствие вакуума. [c.396]

Распределение потенциала у границы раздела полупроводник — электролит [c.406]

В этом разделе для рассмотрения контакта полупроводник — электролит привлекается модель двойного слоя, предложенная Штерном [34]. При этом предполагается, что заряды разделены между электродом (металл или полупроводник) и электролитом в силу того, что ионы имеют конечные размеры и сольватированы. Это иллюстрируется рис. 72. Ширина гельмгольцевского двойного слоя обычно [35] принимается равной приблизительно 3.. [c.406]

Р и с. 72. геометрическая модель двойного слоя у границы раздела полупроводник — электролит. [c.407]

Использование эффекта поля в присутствии электролита сопряжено с определенными трудностями, так как электролит будет шунтировать поперечное сопротивление электрода, в результате чего измерения проводимости становятся ненадежными. Более перспективным подходом к решению вопроса о распределении потенциала у поверхности раздела полупроводник — электролит представляют, по-видимому, измерения дифференциальной [c.409]

Рассмотрим идеально поляризуемую границу раздела полупроводник-электролит, обладающую высокой плотностью поверхностных состояний и имеющую заряд и распределение [c.411]

Рис. 73. а — распределение избыточного заряда между фазами полупроводник — электролит (концентрированный раствор электролита) б — распределение потенциала между фазами полупроводник — электролит, обусловленного избыточным зарядом. [c.411]

Если исследованию подвергаются электроды из германия или кремния и равняется, например, приблизительно 10 то численные решения уравнений (102) и (103) свидетельствуют о том, что по порядку величины больше, чем С с-2- на основании чего С 5 С ,, 2. Такие измерения емкости в области низких частот могут оказаться наиболее плодотворными, так как они указывают на присутствие (или отсутствие) сильно заряженного гельмгольцевского двойного слоя у границы раздела полупроводник — электролит, что может иметь место только вследствие высокой плотности поверхностных состояний [см. раздел IV, 5(2) и IV, 6]. [c.412]

Если поверхностные состояния обладают большим временем релаксации (как это, по-видимому, имеет место при высокой плотности таких состояний на германии [42], например —1 сек), то измерения емкости при высоких частотах будут приводить к результатам, сильно отличающимся от тех, которые получаются при низких частотах. Переменноточный сигнал должен обладать малой амплитудой (5 мв или меньше), так как емкость пространственного заряда изменяется весьма нелинейно в зависимости от приложенного потенциала. В идеальном случае, когда временные постоянные поверхностных состояний будут совсем превышать частоту переменноточного сигнала, измеряемая емкость будет очень сильно зависеть от области пространственного заряда, поскольку поверхностные состояния не могут реагировать теперь на переменноточный сигнал. В этих условиях емкость электрода будет определяться первым членом правой части уравнения (102). Зная емкость области пространственного заряда, измеренной при вышеуказанных условиях, можно найти значение (% — а из зависимости емкости от частоты можно определить время релаксации поверхностных состояний. При определении заряда и распределения потенциала между фазами полупроводник—-электролит центральное место занимает нахождение (ср — ср ). [c.412]

ЭЛЕКТРОХЙМИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ, изучает физ.-хим. процессы на фанице раздела полупроводник -электролит. Особенности электрохим. поведения полупроводников обуопоЕлены, во-первых, низкой концентрацией подвижных зарадов - носителей тока, во-вторых, наличием двух вццов носителей тока - электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне. Из-за низкой концентрации носителей тока (напр., в чистом Ge это величина порадка 10 см , тогда как в металлах концентрация свободных электронов порадка 1(Я см" ) полупроводниковая обкладка двойного электрического слоя диффузна, подобно диффузной части двойного электрич. слоя в случае металлич. электрода, погруженного в разб. р-р электролита. Вследствие этого значит, часть межфазного скачка потенциала локализована в полупроводнике, а дифференц. емкость полупроводникового электрода по порядку величины ниже, чем металлич. электрода Напр., емкость электрода из Ge составляет неск. сотых мкФ/см , емкость металлич. электродов - десятки мкФ/см . [c.467]

Рис. 12.22. Распределение потенциала в межфазном слое на границе полупроводник/электролит (а) и искривление энергетических уровней верхнего края валентной зоны и нижнего края зоны проводимости полупроводника при на 1чии поверхностных состояний (б>

Метод осно ван на изменении оптических свойств твердого тела под действием сильного локального электрического поля, в случае границы полупроводник/электролит — поля ъ области пространственного заряда. Измеряется интенсивность света, отраженного от поверхности электрода, как функция различных параметров, характеризующих как падающий свет (длина волны, поляризация), так и состояние поверхности электрода (потенциал). Для повышения чувствительности потенциал электрода модулируется переменным током, и сигнал с фотоумножителя, на который падает свет из ячейки, усиливается узкополосным усилителем на частоте модуляции. На германиевом электроде этот метод был применен для измерения поверхностного потенциала Гобрехтом с сотр. [26, 27] и [c.10]

Результаты исследования двойного слоя на границе раздела полупроводник/электролит были широко использованы при изучении кинетики реакций на полупроводниковых электродах (обзор кинетических исследований содержится, например, в [95]), а также при изучении объемных свойств полупроводников. Так, исследование электроотражения на контакте полупроводник/электролит позволило получить сведения о структуре энергетических зон и природе межзонных переходов в целом ряде элементных полупроводников и бинарных полупроводниковых соединений1[23]. Измерение фото-э.д.с. на та- [c.20]

Хронологически ЭО наблюдалось впервые на полупроводниках [72] и сразу оказалось исключительно ценным методом исследования зонной структуры при энергиях, больших ширины запрещенной зоны. Была развита соответствующая теория и проведено большое количество экспериментальных исследований, в значительной части которых использовалась граница полупроводник — электролит (см. [65, 73]). За весьма небольшим исключением, однако, эти работы почти не содержат информации, представляющей первостепенный интерес для электрохимиков. Причина этого состоит в том, что. модулирующее напряжение локализуется практически полностью в полупроводнике и отраженный свет модулируется только вследствие изменений оптических констант полуцрр - [c.131]

В последние годы в практике электрохимических исследований все большее значение приобретают импульсные методы поляризации металлов в электролитах. Эти методы широко применяются для изучения механизма перенапряжения водорода [1], измерения токов обмена [2], перенапряжения кристаллизации [3], механизма )астворення металлов в кислотах [4—10], процессов ингибирования 11], свойств границы полупроводник — электролит [12] и других электрохимических явлений [13, 14]. Во многих случаях импульсная поляризация электрохимических систем обеспечивает поступление такой информации, которая не может быть получена при использовании классических гальваностатических и потенциостатических методов. [c.16]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология