Электрохимия полупроводников. Батенков В.А. - 33 стр.

из двух спаренных электронов данной ковалентной связи (при этом образуется вакансия в
ковалентной связи, т.е. пазон е+) на вакантное место валентного электрона (пазон) в другой
ковалентной связи с её восстановлением. По зонной теории, пазонный (дырочный) ток – пе-
ремещение пазона е+ в валентной зоне, противоположное по направлению перемещению ва-
лентных электронов.

                 •|
                 OH    Н 3О +                                                     |
 П а +П      П| г OH       Н 2О                           •       б           • |г
 • П     П     | O Н 2О Н 2О                     Ес               •                | е   В1
 П • П е П| д H 3O + Н 2О                                                         |     • Ок 1
    П бП      | O – Н 2О ОН –                                         а           | д + В2
 П вП        П| O   Н 2О Н 2О                    Ev                               | ж • Ок 2
   +                                                                          •
     П   П ж | OH – Н 2О Н 3О +
           +
                                                      •       в   +
                                                                                  |
                                                                  +           +
               |                                                                  |
       П       |    Э                                                 П           |    Э
                  А                                                       Б
 Рис. 1.4. Движение носителей заряда в полупроводнике (П) и на контакте с водой (Э).
   А – атомно-молекулярная схема. Б – энергетическая схема согласно зонной теории.
• – свободный электрон, е–; + – валентный электрон (пазон – дефект в ковалентной связи), е+.
а– генерация пары е– + е+; б и в – перенос тока свободными е– и валентны миэлектронами е+;
г и д – анодный ток соответственно е– и е+; е и ж – катодный ток соответственно е– и е+.

     Анодный ток свободных электронов или просто электронов е– (рис.1.4, случай г) –
это переход электрона от восстановителя раствора, который при этом окисляется, в меж-
доузлие кристаллической решетки полупроводника. Катодный ток электронов (рис.1.4,
случай е) – это обратный переход электрона из междоузлия полупроводника к окислителю,
который при этом восстанавливается. Согласно зонной теории анодный и катодный ток
электронов – переход электрона из электролита в зону проводимости полупроводника и на-
оборот. Эти электрохимические процессы могут быть описаны суммарным уравнением
                     г
      Ox Z + + e − ↔ R y + ,                                                     (1.22а)
                     е
которое не отражает процессов сольватации-десольватации и сорбции-десорбции частиц.
     Анодный ток валентных электронов (рис.1.4, случай д) – это переход электрона от
восстановителя на вакантное место в ковалентной связи атомов полупроводника. Катодный
ток валентных электронов (рис.1.4, случай ж) – это переход одного из двух спаренных
электронов в ковалентной связи полупроводника к частице раствора – окислителю. Согласно
зонной теории анодный и катодный ток валентных электронов – нереальное обратно направ-
ленное движение пазонов из валентной зоны полупроводника в электролит и наоборот. Эти
электрохимические процессы могут быть описаны уравнением:
             д
      Ox z + ↔ R y + + e + .                                                     (1.22b)
             ж
     В уравнениях (1.22а) и (1.22b) z и y – заряд частиц окислителя и восстановителя.
     Электроны из зон полупроводника в электролит или обратно переходят предпочтите-
льно на близкие энергетические уровни, которые должны быть вакантны. Выравнивание таких
уровней электролита с уровнями валентной зоны может быть достигнуто увеличением окис-
лительно-восстановительного потенциала электролита или пропусканием анодного тока, с
уровнями зоны проводимости – введением в электролит восстановителей, пропусканием ка-
                                            33