Влияние облучения на поверхностные свойства полупроводников - Бару В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
атомов кислорода обязано разрыву связей в решетке ZnO, происходящему в
результате поглощения кванта.
6. Солоницын [15], исследовавший ту же систему ZnO+ 02
(ультрафиолетовый свет), наблюдал следующий эффект.
а) Если осветить полупроводник, а затем выключить освещение и через
некоторое время проводить адсорбцию, то темновая адсорбционная
способность оказывается при этом увеличенной - и при том тем больше, чем
длительнее было предварительное облучение. При достаточной длительности
облучения адсорбционная способность достигает насыщения.
б) Фотоадсорбционная способность (т. е. адсорбционная способность при
наличии освещения) такого полупроводника, подвергнутого предварительному
облучению, наоборот, оказывается уменьшенной, и при том тем заметнее, чем
длительнее предварительное облучение. При достаточной его длительности
фотоадсорбционная способность вовсе исчезает.
Темповая адсорбционная способность сохраняется увеличенной, а
фотоадсорбционная способность - уменьшенной в течение достаточно
продолжительного времени после выключения освещения. Постепенно эти
величины релаксируют к своим исходным значениям, которые они имели до
освещения.
7. Кукельбергс с сотрудниками [16], исследовавшие адсорбцию 02 и СО на
А1203, наблюдали, что если в процессе фотоадсорбции прервать освещение,
то в ряде случаев адсорбция продолжается "по инерции" в течение
некоторого времени после прекращения освещения ("эффект последействия").
Величина этого "эффекта последействия", т. е. количество вещества,
дополнительно адсорбированного после прекращения освещения, тем меньше,
чем выше температура. При достаточно высокой температуре "эффект
последействия" вовсе исчезает.
16
ФОТОАДСОРБЦИОННЫЙ ЭФФЕКТ
[ГЛ. 1
8. Отметим еще одну закономерность [16]. Кинетическая кривая N = N(t)
для фотоадсорбции (где N - поверхностная плотность адсорбированных
частиц, t - время, отсчитываемое от момента включения освещения) часто
характеризуется наличием "индукционного периода", для которого скорость
адсорбции с течением времени не уменьшается, как это всегда имеет место
для темновой адсорбции, а, наоборот, увеличивается, т. е. для которого
dN/dt > 0.
Объяснить с единой точки зрения все эти перечисленные выше закономерности
- в этом состоит задача теории фотоадсорбционного эффекта.
§ 3. "Идеальная" и "реальная" поверхности полупроводника
Представим себе полупроводник, ограниченный плоской поверхностью,
структура которой имеет строгую двумерную периодичность. Такую
поверхность можно назвать идеальной. Она редко осуществляется в
действительности. Как правило, мы имеем дело с реальной поверхностью,
отличающейся от идеальной наличием структурных дефектов, т. е. локальных
нарушений строго периодической структуры поверхности.
Среди дефектов, присутствующих на всякой реальной поверхности, следует
различать макро- и микродефекты. Макродефект - это нарушение
периодической структуры, охватывающее область, значительно превышающую по
своим размерам постоянную решетки. Сюда относятся трещины в поверхности,
ступеньки, поры, различного рода макроскопические включения посторонних
атомов и т. д. Микродефект - это нарушение того же размера, что и
постоянная решетки. Перечислим основные тины микродефектов:
1. Пустой узел (вакансия), образованный в результате удаления из
поверхностного слоя решетки атома или иона, принадлежащих решетке.
2. Атом или ион решетки, выброшенные на поверхность.
3. Чужеродный атом или ион, находящийся на поверхности или внедренный
в междуузлие в поверхностном слое решетки.
§ 3] "ИДЕАЛЬНАЯ" И "РЕАЛЬНАЯ" ПОВЕРХНОСТИ
17
4. Чужеродный атом или ион, замещающий собственный атом пли ион в
поверхностном слое решетки.
Б этой части книги мы оставим в стороне макродефекты поверхности. Мы
будем рассматривать поверхность, содержащую лишь микродефекты. Мы
ограничимся, таким образом, идеализированной картиной реальной
поверхности. (О роли макродефектов см. § 24.)
Природа и концентрация микродефектов, содержащихся на поверхности,
определяются прежде всего той обработкой, которой подвергалась
поверхность на протяжении всей своей предшествующей жизни. Дефекты такого
происхождения мы будем называть биографическими.
В некоторых случаях дефекты могут возникать и исчезать при изменении
температуры образца. Так, например, при нагревании увеличивается
вероятность выброса атома (или иона) решетки из узла на поверхность
кристалла. Таким образом, при нагревании увеличивается концентрация
вакансий и вместе с тем концентрация атомов (ионов), размещенных на
поверхности. Дефекты такого происхождения мы будем называть тепловыми.
Заметим, что частицы, хемосорбированные на поверхности, сами могут
рассматриваться как дефекты поверхности, поскольку их наличие нарушает
периодическую структуру поверхности. Таким образом, идеальная
поверхность, содержащая на себе хемосорбированные частицы, тем самым уже
не является идеальной. Концентрация дефектов такого сорта, очевидно,
