Электрохимия полупроводников. Батенков В.А. - 62 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

АлтГУ | Барнаул

Составители: 

Рубрика: 

62
Процесс анодного растворения германия определяется стадией (2.8) и контролируется скоро-
стью подвода пазонов из объема германия к его поверхности.
Схема анодного растворения германия, предложенная Дж. Тарнером, объясняет ряд
важных экспериментальных фактов: торможение процесса анодного растворения герма-
ния n-типа, умножение анодного тока при инжекции пазонов, участие молекул воды или ОН
–
-
ионов в процессе анодного растворения германия и т. п. Однако эта схема имеет ряд недос-
татков, из которых основной – коэффициент умножения тока α′ по Тарнеру, согласно урав-
нению (2.3), должен быть равен точно 2. Экспериментально наблюдаемые его значения все-
гда меньше 2 и не являются постоянной величиной, так как они зависят от состава электро-
лита, плотности анодного тока, тока пазонов, инжектируемых через p-n переход, кристалло-
графической ориентации поверхности германия, интенсивности её освещения и т.п.
Схема анодного растворения германия по механизму Геришера.
Ф. Бек и Х. Геришер [7] предложили более детальную, чем Дж. Тарнер, схему анодного
растворения германия ориентации (100) (рис. 2.4). Они ввели переменные коэффициенты уча-
стия пазонов (дырок) и электронов в отдельных стадиях анодного растворения германия, де-
тально расписали и убедительно объяснили промежуточные стадии.
Рис. 2.4. Схема анодного растворения германия до Ge (IV) по Геришеру.
• – электрон; + – пазон; – – ковалентная связь
По их схеме (см. рис. 2.4) реакция (2.11), соответствующая реакции (2.7) по схеме Тар-
нера, протекает легко и при отрицательных потенциалах. Последующий разрыв одной из
двух оставшихся ковалентных связей поверхностного атома германия требует
высокой энер-
гии активации. Разрыв облегчается при диссоциации поверхностных гидроксильных групп
(2.12а) с участием ОН
–
-ионов в щелочной среде и молекул воды в нейтральной и кислой сре-
дах. Отрицательный радикал кислорода способствует появлению пазона (дырки) на одной из
Ge Ge OH
Ge
:
+ 2OH
–
+
m
1
e
+
↔
Ge + (2 –
m
1
)e
–
(2.11)
Ge Ge OH
Ge OH Ge OH
Ge + OH
–
↔
Ge + H
2
O (2.12
a
)
Ge OH Ge O
–
Ge OH Ge OH
Ge + e
+
↔
+Ge (2.12
b
)
Ge O
–
Ge O
–
Ge OH Ge OH
+ Ge
↔
Ge+
(медленная)
(2.12
c
)
Ge O
–
Ge
•
O
–
Ge OH Ge
•
Ge
+
+ 3OH
–
+
m
2
e
+
↔
+ GeO
3
2–
+ 2H
2
O + (1
–
m
2
)e
–
(2.13)
Ge
•
O
–
Ge
•
      Процесс анодного растворения германия определяется стадией (2.8) и контролируется скоро-
стью подвода пазонов из объема германия к его поверхности.
      Схема анодного растворения германия, предложенная Дж. Тарнером, объясняет ряд
важных экспериментальных фактов: торможение процесса анодного растворения герма-
ния n-типа, умножение анодного тока при инжекции пазонов, участие молекул воды или ОН–-
ионов в процессе анодного растворения германия и т. п. Однако эта схема имеет ряд недос-
татков, из которых основной – коэффициент умножения тока α′ по Тарнеру, согласно урав-
нению (2.3), должен быть равен точно 2. Экспериментально наблюдаемые его значения все-
гда меньше 2 и не являются постоянной величиной, так как они зависят от состава электро-
лита, плотности анодного тока, тока пазонов, инжектируемых через p-n переход, кристалло-
графической ориентации поверхности германия, интенсивности её освещения и т.п.
     Схема анодного растворения германия по механизму Геришера.
     Ф. Бек и Х. Геришер [7] предложили более детальную, чем Дж. Тарнер, схему анодного
растворения германия ориентации (100) (рис. 2.4). Они ввели переменные коэффициенты уча-
стия пазонов (дырок) и электронов в отдельных стадиях анодного растворения германия, де-
тально расписали и убедительно объяснили промежуточные стадии.

     Ge                                 Ge              OH
          Ge   :   + 2OH – + m 1e + ↔              Ge           + (2 – m 1)e –       (2.11)
     Ge                                  Ge             OH


     Ge        OH                       Ge              OH
                              –
          Ge           + OH       ↔               Ge            + H 2O               (2.12a)
     Ge        OH                       Ge              O–


     Ge        OH                       Ge              OH
          Ge           + e+       ↔               +Ge                                (2.12b)
                   –                                        –
     Ge        O                         Ge             O


     Ge     OH                          Ge      OH
       + Ge                       ↔           Ge+  (медленная)                       (2.12c)
     Ge     O–                           Ge •   O–


     Ge    OH                           Ge    •

        Ge+     + 3OH – + m 2e + ↔                + GeO 32– + 2H 2O + (1 – m 2)e –   (2.13)
              –
     Ge •   O                           Ge    •




          Рис. 2.4. Схема анодного растворения германия до Ge (IV) по Геришеру.
                       • – электрон; + – пазон; – – ковалентная связь

      По их схеме (см. рис. 2.4) реакция (2.11), соответствующая реакции (2.7) по схеме Тар-
нера, протекает легко и при отрицательных потенциалах. Последующий разрыв одной из
двух оставшихся ковалентных связей поверхностного атома германия требует высокой энер-
гии активации. Разрыв облегчается при диссоциации поверхностных гидроксильных групп
(2.12а) с участием ОН–-ионов в щелочной среде и молекул воды в нейтральной и кислой сре-
дах. Отрицательный радикал кислорода способствует появлению пазона (дырки) на одной из

                                                  62

Страницы