Влияние облучения на поверхностные свойства полупроводников - Бару В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
дополнительная адсорбционная способность AN, обусловленная
предварительным освещением,
а) тем больше, чем длительнее световая экспозиция tl - t0, и, по мере
увеличения этой экспозиции, стремится к насыщению;
б) тем меньше, чем длительнее темновая выдержка ti - ti, следующая за
световой экспозицией, и, по мере увеличения этой выдержки, стремится к
нулю.
Эти результаты находятся в полном согласии с экспериментальными данными
(данные Солоницына [15], см. § 2).
80
СРАВНЕНИЕ ТЕОРИИ С ЭКСПЕРИМЕНТОМ 1ГЛ. в
2. Фотоадсорбционная способность AN(t) поверхности (т. е.
адсорбционная способность при наличии освещения) также_часто оказывается
измененной после предварительного освещения. Для AN(oo), т. е. для
фотоадсорбционной способности при установившемся адсорбционном
равновесии, мы имеем (см. (13.22))
AN (оо) = \ ({г - |10) {1 -
- ехр I- а (гх - t0)] ехр [- а0 {ta - гх)]}, (17.3)
где t0 и ?х - моменты включения и выключения предварительного освещения,
a t3 - начало фотоадсорбцииг (^з ^i)-
Анализируя формулу (17.3), мы приходим к заключению, что
фотоадсороционная способность^ _
а) тем меньше, чем boльше tx - t0, т. е. чем длительнее Ьыло
предварительное освещение образца;
б) тем больше, чем больше t3 - tu т. е. чем длительнее темновая
выдержка после предварительного освещения;
в) вовсе исчезает в пределе при достаточно большом
- t0 и достаточно малом t3 - tL.
Эти результаты также находятся в хорошем согласии с экспериментальными
данными (данные Кукельбергса Llbj, см. § 2).
5. "Память", возникающая у поверхности при фотоадсорбции, проявляется
также в "эффекте последействия", который состоит в том, что
фотоадсорбция, протекающая при освещении, продолжается некоторое время и
после выключения освещения. Величина эффекта может оытъ охарактеризована
количеством молекул AiV, адсорбированных дополнительно после прекращения
освещения. Эта величина дается формулой (lt).8j, которую мы здесь не
будем повторять.
Анализируя формулу (15.8) и возвращаясь к обозначениям, принятым в § ю,
мы приходим к заключению, что
а) "эффект последействия" имеет место только при
а~^> b (только в этом случае (г);
б) "эффект последействия" тем меньше, чем больше Ui - to)i т- чем
позже прервано освещение или чем дольше полупроводник держался под
освещением;
в) зависимость "эффекта последействия" AN от температуры Т
определяется множителем b в экспоненте (15.8),
8 17] ЭФФЕКТЫ "ПАМЯТИ" ПРИ ФОТОАДСОРБЦИИ 81
и, следовательно, согласно (12.7) и (11.3), "эффект последействия" AN
резко падает с повышением температуры.
Заметим, что при t tx уравнение (15.5) как в случае а <С 6, так и в
случае а Ъ превращается в уравнение
(15.6). Таким образом, спустя достаточный промежуток времени после
выключения освещения концентрация хемосорбированных частиц N релаксирует
в обоих случаях (13.16а) и (13.166) по одинаковому закону (15.6). Эта
релаксация протекает тем быстрее, чем больше а0.
и, следовательно, согласно (12.5) и (11.3), резко ускоряется с
повышением температуры.
Всо эти закономерности находятся в согласии с экспериментальными данными
(см. § 2). Впервые эффект последействия (или, как его иначе называют,
"постэффект") был обнаружен и исследован Ку-кельбергсом [16].
В заключение остановимся на одной особенности фотоадсорбции, вытекающей
из теории. Кинетика фотоадсорбции описывается уравнением (15.1) или, в
предельном случае, а <сЪ и а^> Ь, уравнением (15.2), в которых t0 -
момент включения освещения. Кинетические кривые (15.1) и (15.2) для
случая |д, > ц,0 изображены на рис. 15 соответственно сплошной и
штриховой кривыми. Нас будет интересовать кинетика в начальный период, т.
е. непосредственно после включения освещения.
Разлагая в ряд экспоненты в (15.1) и (15.2) вблизи точки t = t0, получаем
для (15.1) и (15.2) соответственно:
N(t) = b- ц0Х* + ^ (|х - ii0) X* (t -10)*, (17.4)
N (t) = h. ц*Х* + b. к ^ X* (t - g, (17.5) где принято обозначение
|^* = - (fi - Ц.")/(1 - 8)- (17.6)
6 В. Г. Бару, Ф. Ф. Волькенштейн
N
Рис. 15.
82
СРАВНЕНИЕ ТЕОРИИ С ЭКСПЕРИМЕНТОМ
[ГЛ. в
Уравнение (17.4) свидетельствует о наличии на начальном участке
кинетической кривой "индукционного периода", когда скорость адсорбции с
течением времени не уменьшается, а наоборот, увеличивается, т. е.
(cPNldt1) > 0.
На рис. 15 соответствующий участок кинетической кривой заключен в рамку.
Такой "индукционный период" действительно иногда наблюдается (см. § 2).
Принимая обозначения (см. рис. 15):
AN = (Vb)(|x - Цо)Х*. д n* = [b!(b + c)](^ - ^*)X*, мы замечаем, что,
согласно (17.5):
AW* = Гр <>* - ^x* ras = Aw 1^6-
Мы видим, что AN* -v 0 при 6 -v 0, т. e. "индукционный период" исчезает.
§ 18. Некоторые теоретические прогнозы
В этой книге развита общая теория фотоадсорбционно-го эффекта на
идеальной и реальной поверхности полупроводника, пытающаяся объяснить с
единой точки зрения все разнообразие экспериментальных фактов, кажущихся
подчас противоречивыми. Теория фотоадсорбцион-ного эффекта, как всякая
