Электрохимия полупроводников. Батенков В.А. - 59 стр.

     Из уравнений (2.1) и (2.2) для коэффициента умножения тока получается выражение
     α′ = ∆ia / ip = (ip + in)ip = 1 + in / ip = 1 + m / r,                                 (2.3)
где m/r – отношение электронного и пазонного токов. С учётом умножения предельный
анодный ток ia,l можно выразить через предельный диффузионный ток пазонов (1.72) [2]:
     ia,l = α′ id,p,l = (1 + m /r)e2(Dp /Lp)ni2Unρ,                                         (2.4)
где индекс a,l обозначает предельный анодный ток полупроводника n-типа (l – limit).
     Уравнение (2.4) удовлетворительно описывает (несколько занижает) эксперименталь-
ные значения предельного анодного тока при анодной поляризации лишь малолегированного
германия n-типа совершенной кристаллической структуры.
     Другие объяснения умножения анодного тока приводятся в п. 2.2.4.

     Явления пробоя.
     Дальнейшая анодная поляризация малолегированного германия n-типа в режиме пре-
дельного тока приводит к новому возрастанию анодного тока, что соответствует участку 4
рисунка 1.7, а. Анодный потенциал или напряжение пробоя Еbd (bd – break-down) – это то
значение электродного потенциала полупроводника n-типа, при котором начинается быстрое
увеличение анодного тока (рис. 1.7, а, точка г). Потенциал пробоя, как и значения тока, на
этом участке анодной кривой плохо воспроизводимы. Они зависят, в частности, от состава
электролита, т. е. от его способности растворять продукты окисления полупроводника.
В 20 42 % растворe HF взаимосвязь потенциала пробоя с концентрацией донорной примеси
n = ND – NA описывается эмпирическим уравнением (в вольтах) [18]:
     Ebd = K/nx = 8⋅109n–0.6 .                                                              (2.5а)
     Возрастание тока объясняется появлением дополнительных пазонов вследствие удар-
ной ионизации атомов полупроводника в сильном электрическом поле ОПЗ при достижении
в нём необходимой напряжённости поля ξ . Теоретически это можно записать так:
     ξ = Ebd /L1 = Ebd/(εоε1kT/e2n)1/2 ;          Ebd = ξL1 = ξ (εоε1kT/e2n)1/2 = kn–0,5,   (2.5b)
где k = ξ(εоε1kT/e2)1/2. Для германия n-типа при ξ = 2⋅105 В/см k = 9.5⋅109 В/см1,5.
      Пробой обычно начинается в отдельных точках поверхности германия из-за неравномер-
ного распределения примесей и дефектов в монокристалле (локальный пробой). Явление пробоя
известно для р-n перехода при большом обратном смещении. Однако если пробой р-n перехода
сопровождается резким возрастанием тока, разогревом места контакта и его разрушением, то
при анодной поляризации германия этого не происходит. При высокой скорости анодного окис-
ления германия в местах пробоя продукты окисления не успевают растворяться и переходить в
раствор. Они накапливаются в этих местах на поверхности германия, что повышает омическое
сопротивление таких участков и уменьшает скорость анодного растворения германия в местах
пробоя. Пробой начинается на других участках. В условиях пробоя значительно уменьшается
влияние освещения на анодный потенциал и ток германия n-типа [13].

     2.1.3. Анодное окисление германия

     Выход по току.
     При анодной поляризации германия р- и n-типa в щелочных и кислых растворах, не со-
держащих окислителей и восстановителей, анодный ток расходуется на анодное окисление
германия. Выделение заметного количества газообразных продуктов не наблюдается в ши-
рокой области плотностей анодного тока и даже при высоких анодных потенциалах, когда
выделение кислорода возможно. Большинство авторов считает, что германий анодно окис-
ляется до Ge (IV), т. е. на окисление 1 моля германия необходимо затратить четыре фарадея
электричества. Выход по току в расчете на анодное окисление германия до Ge (IV), по дан-
ным разных авторов, весьма различен: от 95 [19] до 118 % [20].
                                                        59