Электрохимия полупроводников. Батенков В.А. - 127 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

АлтГУ | Барнаул

Составители: 

Рубрика: 

127
Е, В
(
СВЭ
) Ga
3+
GaOH
2
+
Ga(OH)
2
+
H
2
Ga O
3
–
HGaO
3
2–
GaO
3
3–
AsO
+
HAsO
2
AsO
2
–
1
’
3’ 4’
5’ 2’ 6’ 7’
0.2 –
Ga
3+
Ga
2
O
3
8’
Ga(OH)
3
As
2
O
3
11
10’
11’
9’ 12’ 13’
0.0
–
19
12
2
13
1
Ga
3+
,
As
а
–
0.2
–
3
4
14
22
20
5
–
0.4
–
15
16
Ga(OH)
3
, As
9
–
0.6
–
10
6
17
21
GaAs
23
7
–
0.8
–
18
24
8
–
1.0
–
Ga,
AsH
3
0 2 4 6 8 10 12 рН
Рис. 4.1. Диаграмма Е, рН для равновесной системы арсенид галлия – вода. 25
о
С.
– две твёрдые окисленные формы (реакции 1, 9, 10, 20, 22).
– одна твёрдая окисленная форма (реакции 2 - 8, 19, 21, 23).
– растворимые окисленные формы (реакции 11 - 18).
Вертикальные линии (и стрелки) обозначают пределы областей преобладания твёр-
дых (сплошные линии) и растворимых (пунктир) окисленных форм арсенида галлия;
а – экспериментальная зависимость электродного потенциала GaAs от рН раствора.
Диаграмма Е, рН наглядно демонстрирует, что область рН и потенциалов, ограничен-
ная линиями 3, 10, 8, 24, в которой арсенид галлия должен быть термодинамически устойчив,
находится за нижней границей устойчивости воды (последняя случайно совпадает при рН
1…10 с линией 22). Это означает, что в водных растворах арсенид галлия должен быть тер-
модинамически неустойчив и разлагать воду с выделением водорода. Однако при рН 2...12 в
растворах, не содержащих существенных концентраций сильных окислителей и комплексо-
образователей, арсенид галлия должен быть устойчив вследствие формирования на его по-
верхности пленки малорастворимых соединений, в частности, оксида Ga
2
О
3
. Растворимость
последнего при рН 2...12 не превышает 10
–4
моль/л. Образование гидратированного оксида
галлия Ga(OH)
3
будет уменьшать область пассивности арсенида галлия до рН 4...11. Вне об-
ласти рН 2...12 должна наблюдаться коррозия арсенида галлия, скорость которой при рН
меньше 1 будет определяться скоростью растворения As
2
O
3
, а при рН больше 12 – скоро-
  Е, В
  (СВЭ)                  Ga3+       GaOH2+       Ga(OH)2+                 H2 GaO3 –       HGaO 32–    GaO33–
                +                                                                                   –
          AsO                                    HAsO2                                        AsO2
                    1’              3’ 4’                            5’         2’        6’       7’
                    3+
    0.2 – Ga                                     Ga2O3
                    8’                           Ga(OH)3
                                                  As2O3
          11 10’ 11’                                                             9’                  12’       13’
    0.0 –     19 12
            2                        13                          1

                Ga3+, As                                                                  а
   –0.2 –
            3                        4                      14
                                                 22         20
                                                   5
   –0.4 –                                                                  15
                                                                                16
                                                       Ga(OH)3, As
                                                           9
   –0.6 –                                                 10                     6            17
                                                                                              21
                                    GaAs                                                        23
                                                                                              7
   –0.8 –                                                                                                  18

                           24
                                                                                                           8
   –1.0 – Ga, AsH3

                    0           2            4          6            8               10              12        рН
  Рис. 4.1. Диаграмма Е, рН для равновесной системы арсенид галлия – вода. 25оС.
                   – две твёрдые окисленные формы (реакции 1, 9, 10, 20, 22).
                   – одна твёрдая окисленная форма (реакции 2 - 8, 19, 21, 23).
                   – растворимые окисленные формы (реакции 11 - 18).
   Вертикальные линии (и стрелки) обозначают пределы областей преобладания твёр-
   дых (сплошные линии) и растворимых (пунктир) окисленных форм арсенида галлия;
    а – экспериментальная зависимость электродного потенциала GaAs от рН раствора.
     Диаграмма Е, рН наглядно демонстрирует, что область рН и потенциалов, ограничен-
ная линиями 3, 10, 8, 24, в которой арсенид галлия должен быть термодинамически устойчив,
находится за нижней границей устойчивости воды (последняя случайно совпадает при рН
1 10 с линией 22). Это означает, что в водных растворах арсенид галлия должен быть тер-
модинамически неустойчив и разлагать воду с выделением водорода. Однако при рН 2...12 в
растворах, не содержащих существенных концентраций сильных окислителей и комплексо-
образователей, арсенид галлия должен быть устойчив вследствие формирования на его по-
верхности пленки малорастворимых соединений, в частности, оксида Ga2О3. Растворимость
последнего при рН 2...12 не превышает 10–4 моль/л. Образование гидратированного оксида
галлия Ga(OH)3 будет уменьшать область пассивности арсенида галлия до рН 4...11. Вне об-
ласти рН 2...12 должна наблюдаться коррозия арсенида галлия, скорость которой при рН
меньше 1 будет определяться скоростью растворения As2O3, а при рН больше 12 – скоро-

                                                       127

Страницы