Электрохимия полупроводников. Батенков В.А. - 100 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

АлтГУ | Барнаул

Составители: 

Рубрика: 

100
Е
,
В
n
-Ge
1.5
p
-Ge
3
n
+
-Ge
1.0
2
0.5 1
0
–5 –4 –3 –2 lg
i
(А/см
2
)
lg
i
,
(А/см
2
)
1
–3
2
–4
–5
–0.3 –0.5 –0.7
Е
, В (
НВЭ
)
Рис. 3.1. Катодные кривые η, lg i при поляризации германия
в 1.35 моль/л растворе КОН [2]
Рис. 3.2. Потенциостатическая катодная (обратная) кривая при поляризации GaAs
ориентации (111)А в 0.1 моль/л растворе HClO
4
.
Атмосфера Н
2
. 23 ± 2
о
С [11]
При катодной поляризации кремния, другого элементного полупроводника, зависимо-
сти катодного тока от типа проводимости и степени легирования не обнаружено [1, 6].
3.2.2. Арсенид галлия
Катодное поведение арсенида галлия первыми исследовали Ю.В. Плесков [8], Е.А.
Ефимов и И.Г. Ерусалимчик [9], Х. Геришер [10], а более детально – К. Браммер [11]. Как и
для кремния, какой-либо существенной зависимости катодного тока от типа проводимости
арсенида галлия и концентрации легирующей примеси в нем ими не найдено. Отмечено
влияние ориентации арсенида галлия (111)А и (111)В [11].
К. Браммером [11] проводилась потенциостатическая катодная поляризация арсенида
галлия в 0.1моль/л растворе HClO
4
(атмосфера Н
2
, 23 ± 2
о
С). Для GaAs ориентации (111)А
при увеличении значений потенциала, начиная с –1.2 В (НВЭ), примерно до –0.6 В наблю-
дается воспроизводимая линейная зависимость η, lg i с наклоном кривой 0.18…0.2 В (см.
рис. 3.2. участок 1). На участке 2, положительнее –0.6 В наклон кривой b = 0.35…0.42 В. Из
анодных кривых заряжения сделано заключение, что на участке 1 поверхность арсенида гал-
лия покрыта адсорбированным водородом и идёт выделение Н
2
, а на участке 2 происходит
окисление полупроводника. Предложен механизм выделения водорода на арсениде галлия,
объясняющий указанный наклон кривой участка 1 [11]:
H
+
+ e
–
→ H
ad
(электрохимическая стадия); (3.5a)
2H
ad
→ ↑H
2
(стадия рекомбинации ад-атомов). (3.5b)
По уравнению электрохимической адсорбции Темкина: b = [(2γ + β) / (2βγ)]⋅(2.3RT/ F) =
= 0.18 В при T = 298 К и β = γ = 0.5. Здесь β – коэффициент переноса стадии разряда катодной
реакции (3.5a), γ – коэффициент переноса стадии рекомбинации ад-атомов водорода (3.5b).
Катодная поляризация арсенида галлия при потенциалах больше –1.2 В, а затем в об-
ратном направлении приводит к существенному гистерезису кривых. Этот гистерезис объяс-
няется катодным разрушением арсенида галлия при высоких катодных потенциалах с выде-
лением арсина и металлического галлия [11]:
GaAs + 3H
+
+ 3е
–
→ Gа + ↑AsH
3
. (3.6)
     Е, В                                                    lg i,
                                  n-Ge                     (А/см2)            1
     1.5                                  p-Ge                 –3
                                          +
                                  3      n -Ge
     1.0                                                              2
                         2                                    –4
     0.5        1

       0                                                      –5
                                                 2
           –5   –4      –3   –2   lg i (А/см )                 –0.3   –0.5   –0.7 Е, В (НВЭ)

                    Рис. 3.1. Катодные кривые η, lg i при поляризации германия
                                   в 1.35 моль/л растворе КОН [2]

  Рис. 3.2. Потенциостатическая катодная (обратная) кривая при поляризации GaAs
    ориентации (111)А в 0.1 моль/л растворе HClO4. Атмосфера Н2. 23 ± 2 оС [11]

     При катодной поляризации кремния, другого элементного полупроводника, зависимо-
сти катодного тока от типа проводимости и степени легирования не обнаружено [1, 6].

     3.2.2. Арсенид галлия

      Катодное поведение арсенида галлия первыми исследовали Ю.В. Плесков [8], Е.А.
Ефимов и И.Г. Ерусалимчик [9], Х. Геришер [10], а более детально – К. Браммер [11]. Как и
для кремния, какой-либо существенной зависимости катодного тока от типа проводимости
арсенида галлия и концентрации легирующей примеси в нем ими не найдено. Отмечено
влияние ориентации арсенида галлия (111)А и (111)В [11].
      К. Браммером [11] проводилась потенциостатическая катодная поляризация арсенида
галлия в 0.1моль/л растворе HClO4 (атмосфера Н2, 23 ± 2 оС). Для GaAs ориентации (111)А
при увеличении значений потенциала, начиная с –1.2 В (НВЭ), примерно до –0.6 В наблю-
дается воспроизводимая линейная зависимость η, lg i с наклоном кривой 0.18 0.2 В (см.
рис. 3.2. участок 1). На участке 2, положительнее –0.6 В наклон кривой b = 0.35 0.42 В. Из
анодных кривых заряжения сделано заключение, что на участке 1 поверхность арсенида гал-
лия покрыта адсорбированным водородом и идёт выделение Н2, а на участке 2 происходит
окисление полупроводника. Предложен механизм выделения водорода на арсениде галлия,
объясняющий указанный наклон кривой участка 1 [11]:
     H+ + e– → Had (электрохимическая стадия);                                         (3.5a)
     2Had → ↑H2 (стадия рекомбинации ад-атомов).                                       (3.5b)
      По уравнению электрохимической адсорбции Темкина: b = [(2γ + β) / (2βγ)]⋅(2.3RT/ F) =
= 0.18 В при T = 298 К и β = γ = 0.5. Здесь β – коэффициент переноса стадии разряда катодной
реакции (3.5a), γ – коэффициент переноса стадии рекомбинации ад-атомов водорода (3.5b).
      Катодная поляризация арсенида галлия при потенциалах больше –1.2 В, а затем в об-
ратном направлении приводит к существенному гистерезису кривых. Этот гистерезис объяс-
няется катодным разрушением арсенида галлия при высоких катодных потенциалах с выде-
лением арсина и металлического галлия [11]:
     GaAs + 3H+ + 3е– → Gа + ↑AsH3.                                                    (3.6)


                                                     100

Страницы