Электрохимия полупроводников. Батенков В.А. - 140 стр.

     Зависимость от рН электродного потенциала полупроводников АIIIВV.
     В таблице 4.5 приведены экспериментальные зависимости Е, рН, полученные для элек-
тродов из фосфидов, арсенидов и антимонидов галлия и индия n-типа в 0.1 моль/л растворе
KCl, рН которого изменялся через 0.5 1.5 рН: до рН 1 добавлением 0.1 моль/л раствора
HCl, до рН 12 – добавлением 0.1 моль/л раствора KOH [12-14, 23, 33].
     Измерение потенциалов проводилось в темноте и при освещении, в атмосфере воздуха,
кислорода и азота. Освещение – рассеянный дневной свет или лампа накаливания. С целью
выяснения природы электродного потенциала, возникающего при погружении полупровод-
ника в раствор с различной рН, были определены скорость коррозии полупроводника и токи
обмена в 0.1 моль/л растворах HCl, KCl, KOH. Также было изучено влияние на электродный
потенциал соединений АIIIВV окислителей, восстановителей и концентрации одноименных
ионов: Ga (III), In (III), Sb (III), As (III) полупроводников АIIIВV.
                                                                            Таблица 4.5
                                                                      III V
     Зависимость электродного потенциала полупроводников А В n-типа от рН
    Полупро- ∆Ед, ∆Go,  Область          E = a – bрН, мВ             Лите-
     водник эВ кДж/моль    рН    В темноте           На свету        ратура
      GaP    2.25 –97.9  1 12 610 – 59 рН –410 – 30 рН (рН 1-7) [13]
                                               –280 – 50 рН (рН > 7)
      GaAs   1.42 –72.8  1    8 340 – 59 рН        –140 – 57 рН       [23]
      GaSb   0.72 –38.1  1 12 155 – 59 рН          –100 – 58 рН       [14]
       InP   1.35 –73.7  1    3 350 – 59 pH              -            [16]
                         3 10 220 – 20 рН           –90 – 10 рН
                           > 10 650 – 63 рН         430 – 63 рН
      InAs   0.36 –48.5  1 11 250 – 33 рН       От света не зависит   [15]
      InSb   0.17 –25.7  1   12  90 – 36 рН            Тоже           [12]

      Основные экспериментальные наблюдения аналогичны тем, которые приведены в п.
4.5.1 для германия и арсенида галлия. Электродный потенциал полупроводников АIIIВV зави-
сит от рН среды (см. табл. 4.5). Скорость коррозии индиевых полупроводников в атмосфере
азота (0.01 2 мкА/см2) меньше тока обмена (0.3 10 мкА/см 2). У GaAs они меньше на по-
рядок, а у GaP настолько малы (доли наноампера), что их не удаётся надёжно измерить.
      В темноте эмпирические значения электродных потенциалов полупроводников АIIIВV
близки к термодинамическим значениям для реакций а (см. табл. 4.4) с участием низших
степеней окисления элементов А и В: у галлиевых полупроводников – Ga2O + B (0) (кроме
Sb2O3), у индиевых – In(OН)2 + B (0). Это видно из сравнения данных таблиц 4.4 и 4.5. Элек-
тродные потенциалы галлиевых полупроводников АIIIВV соответствуют потенциалу метал-
локсидного электрода (b = 0.059 В). В атмосфере воздуха (кислорода) при рН 5 10 у GaSb,
так же как и у GaAs, на зависимости Е, рН наблюдается ″горб″, который не отмечается в ат-
мосфере азота или при добавлении в раствор сульфита натрия [12].
      Электродные потенциалы индиевых полупроводников в темноте, в слабокислой среде также
близки к металлоксидным. Однако в широкой области рН (∼ 3 10) наклон b = ∆Е/∆рН в два, три и
более раз меньше 0.059 В. Такую слабую зависимость потенциала от рН трудно приписать какой-
либо термодинамической реакции с участием атомов полупроводника. Проявление при этих рН ли-
нейной зависимости потенциала полупроводника от концентрации окислителя в растворе [14-15]
свидетельствует о преобладании электронной, а не ионной проводимости оксидных слоёв при рН
3…10 и навязывании электроду окислительно-восстановительного потенциала частиц раствора.
      Освещение значительно уменьшает электродный потенциал невырожденных полупро-
водников АIIIВV п-типа, но не изменяет его зависимости от рН во всем диапазоне рН. При
достаточной интенсивности освещения фотопотенциал полупроводника близок к 0.5⋅∆Eg, и
его значения приближаются к теоретически рассчитанным для реакций b (см. табл. 4.4) с
участием более окисленных соединений элементов А (Ш), В (Ш,V) или A (III) и BH3.
      Для узкозонных (вырожденных) полупроводников InAs, InSb фотопотенциал не отмечается.

                                            140