Электрохимия полупроводников. Батенков В.А. - 81 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

АлтГУ | Барнаул

Составители: 

Рубрика: 

81
[64]: E
d
= 13.6 m*z
2
/(ε
1
)
2
= kz
2
. Например при k = 0.03 эВ для z = +1, +2, +3, +4, +5 получим:
0.03 (Те
+
в n-GaAs), 0.12, 0.27, 0.48, 0.75 эВ ниже дна зоны проводимости.
3. Вероятность (коэффициент
α) и,
следовательно,
скорость
перехода электрона из ва-
лентной зоны в зону проводимости (см. рисунок 2.9, случай 2) или через фазовую границу в
полупроводник n-типа при обратном (анодном) смещении (случай 1): e
–
+ D
z+
→ D
(z–1)+
опре-
деляется зарядом и приповерхностной концентрацией акцепторных уровней, т. е. катионов
донорной примеси. Отсюда ясен физический смысл приведенного выше эмпирического
уравнения (2.49) для α, его прямая зависимость от n, пропорциональная приповерхностной
концентрации ионизированных атомов донорной примеси.
A D
+
B
E
С
D
+
D
2+
D
3+
D
+
D
+
D
2+
D
3+
D
4+
E
F
D
2+
D
3+
D
4+
D
5+
D
4+
D
5+
D
6+
D
6+
•
1
2
•
E
v
4. Процессы ионизации атомов донорной примеси, разряда катионов электронами про-
исходят ступенчато и требуют невысокой энергии активации. Таким образом, катионы леги-
рующей донорной примеси являются катализатором процесса переноса электрона в запре-
щенной зоне полупроводника из валентной зоны или через фазовую границу: эстафетного –
при малой концентрации донорной примеси, безактивационного (туннельного) – при высо-
кой (энергия активации близка к тепловой энергии 0.03 эВ). В арсениде галлия п-типа по-
следний процесс частично начинается с концентрации носителей п = 3⋅10
17
см
–3
.
Вместо уравнения (2.46), используя выражения (2.47b) – (2.51), для полупроводника
n-типа можно получить общее, теоретическое уравнение анодного тока как функции перена-
пряжения η
a
и концентрации носителей n:
i
a
= [n
i
(ε
o
ε
1
kT / n
d
)
1/2
/ τ
p,d
]{exp[2.3η
a
/(kT/e) + (n
d
/ n)
2/3
] – 1}, (2.53)
Кроме η
a
и n оно включает лишь известные постоянные. Так, n
d
= 1.5(2πm*kT / h
2
)
3/2
.
Представления, развиваемые здесь, очевидно, применимы при изучении коррозионных
процессов на металлах и полупроводниках, при использовании анодных процессов для обра-
ботки не только полупроводников, но и металлов, так как пленки продуктов окисления (ок-
сиды) на поверхности металлических анодов являются полупроводниками.
2.6. АНОДИРОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
2.6.1. В в е д е н и е
Понятия, термины.
Анодирование – это образование на поверхности анодно поляризуемого электрода
пленки продуктов его анодного окисления. Чаще всего эти пленки представляют собой окси-
ды материала анода, и процесс их образования называют оксидированием или анодным
окислением. Последнее не всегда верно, так как, если скорость растворения продуктов анод-
ного окисления электрода будет больше, чем скорость их получения, то на аноде фазовая
Рис. 2.9. Схема переноса электронов
(•) в зону проводимости через катионы
д
онорной примеси из внешней фазы
(1) и из
валентной зоны
(2).
А – полупроводник,
В – тонкий оксид
[64]: Ed = 13.6 m*z2/(ε1)2 = kz2. Например при k = 0.03 эВ для z = +1, +2, +3, +4, +5 получим:
0.03 (Те+ в n-GaAs), 0.12, 0.27, 0.48, 0.75 эВ ниже дна зоны проводимости.
     3. Вероятность (коэффициент α) и, следовательно, скорость перехода электрона из ва-
лентной зоны в зону проводимости (см. рисунок 2.9, случай 2) или через фазовую границу в
полупроводник n-типа при обратном (анодном) смещении (случай 1): e– + Dz+ → D(z–1)+ опре-
деляется зарядом и приповерхностной концентрацией акцепторных уровней, т. е. катионов
донорной примеси. Отсюда ясен физический смысл приведенного выше эмпирического
уравнения (2.49) для α, его прямая зависимость от n, пропорциональная приповерхностной
концентрации ионизированных атомов донорной примеси.



                                                       +
                        A                           D B           Рис. 2.9. Схема переноса электронов
                                               +   2+ 3+
  EС                                        D D D               (•) в зону проводимости через катионы
                                   + +  2+   3+    4+
                                  D D D D D
  EF
                                    2+  3+
                                   D D D D
                                              4+    5+          донорной примеси из внешней фазы
                                         4+    5+   6+
                                       D D D                    (1) и из валентной зоны (2).
                                                  D
                                                     6+
                                                           •1
                                                  2                    А – полупроводник,
                                                       •               В – тонкий оксид

  Ev



     4. Процессы ионизации атомов донорной примеси, разряда катионов электронами про-
исходят ступенчато и требуют невысокой энергии активации. Таким образом, катионы леги-
рующей донорной примеси являются катализатором процесса переноса электрона в запре-
щенной зоне полупроводника из валентной зоны или через фазовую границу: эстафетного –
при малой концентрации донорной примеси, безактивационного (туннельного) – при высо-
кой (энергия активации близка к тепловой энергии 0.03 эВ). В арсениде галлия п-типа по-
следний процесс частично начинается с концентрации носителей п = 3⋅1017 см–3.
     Вместо уравнения (2.46), используя выражения (2.47b) – (2.51), для полупроводника
n-типа можно получить общее, теоретическое уравнение анодного тока как функции перена-
пряжения ηa и концентрации носителей n:
       ia = [ni(εoε1 kT / nd)1/2 / τp,d]{exp[2.3ηa /(kT/e) + (nd / n)2/3] – 1},             (2.53)
     Кроме ηa и n оно включает лишь известные постоянные. Так, nd = 1.5(2πm*kT / h2)3/2.
     Представления, развиваемые здесь, очевидно, применимы при изучении коррозионных
процессов на металлах и полупроводниках, при использовании анодных процессов для обра-
ботки не только полупроводников, но и металлов, так как пленки продуктов окисления (ок-
сиды) на поверхности металлических анодов являются полупроводниками.

       2.6. АНОДИРОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

       2.6.1. В в е д е н и е

     Понятия, термины.
     Анодирование – это образование на поверхности анодно поляризуемого электрода
пленки продуктов его анодного окисления. Чаще всего эти пленки представляют собой окси-
ды материала анода, и процесс их образования называют оксидированием или анодным
окислением. Последнее не всегда верно, так как, если скорость растворения продуктов анод-
ного окисления электрода будет больше, чем скорость их получения, то на аноде фазовая
                                            81

Страницы