Влияние облучения на поверхностные свойства полупроводников - Бару В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
возрастать и, как это видно из рис. 14, фотоадсорбция должна ослабевать.
Это находится в согласии с данными Стона
ВЛИЯНИЕ ОСВЕЩЕНИЯ НА АДСОРБЦИЮ
75
[6, 8], который имел дело с системой ТЮ2 + 02 и наблюдал уменьшение
фотоадсорбции по мере удаления с поверхности связанной воды (донор).
Еще одним примером может служить гидроксилирова-пие поверхности, при
котором увеличивается отрицательный заряд поверхности, увеличивается Vs
и, следовательно, мы перемещаемся на рис. 14 слева направо по
горизонтали. При этом, как видно из рис 14, фотодесорбция должна
возрастать, что и наблюдается в действительности [36].
Отметим в качестве еще одного примера влияние хемосорбированной воды на
фотоадсорбцию 02. Появление на поверхности молекул Н20 (донорные
молекулы) перемещает нас на рис. 14 справа налево по горизонтали, т. е.
стимулирует фотоадсорбцию, что находится в согласии с экспериментальными
данными [39].
Наконец, делается понятным влияние внешнего электрического поля на
фотоадсорбционный эффект. Поле, увеличивающее Fs (загибающее зоны вверх),
т. е. обогащающее приповерхностный слой полупроводника дырками, должно,
как мы видим из рис. 14, стимулировать фотодесорбцию. Поле
противоположного направления (понижающее У8), наоборот, должно подавлять
фотодесорбцию. Это - как раз то, что наблюдается в действительности [37].
2. Ко второй группе работ принадлежат те, в которых обработка образца
сопровождается изменением е" при сохраняющимся неизменным. Сюда
относятся, по-видимому, работы по влиянию легирования на
фотоадсорбционные свойства в случае так называемой "квазиизолирован-ной"
поверхности (широко распространенный случай, когда Vs не изменяется при
изменении е0, см. [17, 18]). При введении донорной примеси мы
перемещаемся снизу вверх на рис. 14, как это указано вертикальной
стрелкой ас,^ приI введении акцепторной примеси - в обратном направлении.
Это согласуется с данными Квана [7] (02 на ZnO): в то время как образец,
содержащий литий (акцептор), обладал положительным эффектом, на образце,
содержащем алюминий (донор), в соответствии с рис. 14, наблюдался
отрицательный эффект.
Это находится в согласии также с наблюдениями Ромеро-Росси и Стона [5, 6]
(та же система: 02 па ZnO),
76
СРАВНЕНИЕ ТЕОРИИ С ЭКСПЕРИМЕНТОМ [ГЛ. в
которые работали в области положительного эффекта: легирование литием
(акцептор) усиливало, а легирование галлием (донор) ослабляло эффект, как
это и следует из рис. 14.
3. К третьей наиболее обширной группе следует отнести все те работы, в
которых обработка образца сопровождается изменением одновременно как Fs,
так и e". Это - наиболее распространенный случай. Сюда относятся
многочисленные работы, в которых исследуется влияние степени окисления
образца на величину и знак фотоадсорбционного эффекта.
Рассмотрим механизм окисления образца на примере ZnO - адсорбента,
наиболее распространенного в фото-адсорбционных исследованиях. При
высоких температурах (> 200°С) адсорбция кислорода на ZnO имеет
необратимый характер. Стон и другие авторы [5, 10, 33] объясняют это
превращением адсорбированных ионов О- в ионы О- в результате выхода на
поверхность между-узельных ионов Zn+ и реакции
ОГ + Zn^->Zn++0------,
где 0^~ обозначает адсорбированный ион кислорода, a ZnJ1' междуузельный
ион цинка). Эта реакция вступает в игру лишь при достаточно высоких
температурах, при которых обеспечивается диффузия междуузельных ионов Znf
из объема полупроводника к его поверхности под влиянием электрического
поля, создаваемого хемо-сорбированными ионами О-. Согласно этой точке
зрения, разделяемой многими авторами, адсорбция кислорода на окиси цинка
при высоких температурах представляет собой не что иное, как рост
кристалла, сопровождаемый уменьшением содержания в нем
сверхстехиометрического цинка, т. е. уменьшением е".
Таким образом, при окислении образца одновременно с увеличением Fs
происходит уменьшение e". В результате мы оказываемся переброшенными,
например, из точки d в точку а на рис. 14, или, например, из точки а в
точку е. В первом случае (переход d-> а) отрицательный эффект сменяется
положительным; во втором случае (переход а -> е), наоборот, положительный
эффект уступает место отрицательному.
§17] ЭФФЕКТЫ "ПАМЯТИ" ПРИ ФОТО АД СОРБЦИИ 77
С первым случаем имели дело Кван и Фуйита [9], Бэрри [10], Теренин и
Солоницын [И], исследовавшие систему ZnO + 02, а также Кеннеди и др. [12,
13], работавшие с системой ТЮ2 + 03. При окислении образца фотодесорбция
сменялась фотоадсорбцией. Сюда же относятся работы Ромеро-Росси и Стона
[5, 6] (ZnO + 02), а также Квана [7] (ТЮ2 + О.,), наблюдавших при высоких
температурах (выше 400 °С) смену фотодесорбции фотоадсорбцией при
повышении давления кислорода (т. е. при повышении степени окисления
образца).
Со вторым случаем имели дело, по-видимому, Габер и Ковальская [14], а
также Ромеро-Росси и Стон [5] (ZnO + 02), согласно которым при окислении
образца фотоадсорбция сменялась фотодесорбцией.
