Электрохимия полупроводников. Батенков В.А. - 142 стр.

     4.6.2. Объяснение коррозионного потенциала
      1. Как отмечалась в п. 4.5.1, в темноте смешанный потенциал полупроводника не зави-
сит заметным образом от типа проводимости и концентрации носителей, а также от кристал-
лографической ориентации рабочей поверхности монокристалла. Отсутствие такого разли-
чия Д. Тарнер [35] объяснил тем, что в нетравящих растворах нет существенного обмена но-
сителями зарядов через границу полупроводник – электролит, уровень Ферми на поверхно-
сти фиксируется электролитом и не зависит от объёмных свойств полупроводника. Поэтому
хотя падение потенциала на противоположных концах полупроводника у омического кон-
такта Uoм и в ОПЗ U1 и зависит от параметров полупроводника, однако, их суммы Uoм + U1
одинаковы и от типа его проводимости и сопротивления не зависят.
      Зависимость же коррозионного потенциала от состава травителя Д. Тарнер [35] объяс-
няет электрохимическим механизмом растворения полупроводников: на анодных участках
происходит окисление и растворение полупроводника, на катодных участках – восстановле-
ние окислителя. Суммарный анодный ток равен суммарному катодному току. Скорость трав-
ления контролируется массопереносом или растворителя продуктов окисления полупровод-
ника (например, HF), или окислителя при невысокой его концентрации (например, HNO3). В
первом случае перемешивание раствора уменьшает электродный потенциал полупроводника,
во втором – увеличивает его.
      В отличие от нетравящих растворов в травителе восстановление окислителя идёт с по-
треблением валентных электронов, т. е. с инжекцией пазонов (дырок), что обеспечивает
анодное окисление атомов полупроводника. Увеличение концентрации пазонов для доста-
точно легированного р-Ge относительно мало, и поэтому его потенциал от их концентрации
не зависит. В n-Ge избыточные пазоны ∆р изменяют (уменьшают) падение потенциала в ОПЗ
полупроводника, что приводит к уменьшению измеряемого значения электродного потен-
циала и тем больше, чем меньше пазонов, т. е. чем больше n, так как р = ni2/n.
     2. Х. Геришер, помимо работы [34], посвятил детальному анализу коррозионного по-
тенциала и фотопотенциала германия и других полупроводников серию статей, обобщённых
в монографии [38]. Основные положения этого анализа аналогичны объяснениям Тарнера.
Особо отмечается, во-первых, независимость друг от друга сопряжённых реакций: катодной
– восстановление окислителя, анодной – окисление полупроводника. Во-вторых, рассматри-
ваются разные варианты коррозии полупроводников: анодное разложение, катодное разло-
жение, и то и другое, полная коррозионная устойчивость. В-третьих, приводится ряд уравне-
ний для коррозионного потенциала как функции коррозионного тока icorr, коэффициента ум-
ножения тока α′, предельного анодного тока ilo и т.п.
     3. Р. Герез и М. Коух [36], обнаружившие рост коррозионного потенциала сильно леги-
рованного n-Ge, объясняют это явление вырождением полупроводника, что изменяет меха-
низм его анодного растворения. Оно идёт через зону проводимости и не требует участия па-
зонов. Поэтому изменение концентрации последних не оказывает влияния на Еcorr.

     4.7. ФОТОПОТЕНЦИАЛ

     4.7.1. Предмет фотоэлектрохимии полупроводников
     Фотоэлектрохимия – раздел электрохимии, изучающий процессы, протекающие на
электродах или частицах раствора под действием света.
     Предметом фотохимии являются: 1) электродные реакции на полупроводниках, обу-
словленные фотовозбуждением, с одной стороны частиц самого полупроводника, его кри-
сталлической решетки, с другой стороны – частиц, сорбированных на поверхности полупро-
водника, и частиц раствора; 2) электрохимические реакции на полупроводниках, сопровож-
дающиеся излучением видимого и инфракрасного света; 3) фотоэмиссия электронов из элек-
трода в раствор и их электроотражение на границе электрод – электролит; 4) фотокоррозия,
фотокатализ, фотобиосинтез [38]. Здесь рассматривается первый случай.

                                          142