Влияние облучения на поверхностные свойства полупроводников - Бару В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
на CdS в поле гамма-излучения, исследованной в [153, 154]. Адсорбционными
центрами в этом случае служили вагашсии серы,
206
ОБЛУЧЕНИЕ И АДСОРБЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ [ГЛ. 15
захватившие электроны. Новые дефекты в процессе облучения, как следует из
экспериментальных данных, не возникали (ДХ* = 0) и согласно (45.4) -
(45.6) Ф = Ф1; т. е. радиационный эффект обусловлен лишь перезарядкой
биографических анионных вакансий. Если энергия ионизации поверхностной
вакансии серы мала по сравнению с шириной запрещенной зоны и в CdS (и 2,5
эв), то при Р* ж 1 в CdS могут быть выполнены следующие неравенства: п*
fi*ps, ns Р*р*. При этом согласно (45.3) Х+/Х0 = п*/п3 и (45.5)
упрощается:
Фх = (Дns/ns0) [1 + (ns0 + Дп") (1 + аР/$)/п*]-г. (45.12)
При высоком уровне возбуждения (Ап^п*, п30) из
(45.12) следует
Фх ~ n*/nsQ = ехр [(у - е" + Fs0)/кТ]. (45.13)
Таким образом, в рассматриваемом случае радиационный эффект <!>!
положителен и растет при понижении уровня Ферми па поверхности. Этот
вывод сохраняется и при произвольном уровне возбуждения и соответствует
экспериментальным данным о зависимости эффекта от предварительной
обработки адсорбента. В частности, прогрев CdS в парах серы,
предшествовавший облучению, приводит к уменьшению концентрации вакансий
серы в образце и соответственно к понижению уровня Ферми. При этом в
соответствии с формулами (45.2) и (45.3) адсорбционная способность N как
в отсутствие облучения, так и под облучением снижалась по абсолютной
величине, поскольку падала концентрация адсорбционных центров Хо и
увеличивалось отношение ;Х+/Х°. В то же время]на-блюдавшийся радиационный
эффект Фх был положителен и возрастал с ростом длительности обработки в
полном согласии с (45.13). Прогрев в вакууме, наоборот, приводил к росту
адсорбционной способности до облучения, но уменьшал радиационный эффект,
что также находится в соответствии с (45.2) и (45.13). При переходе к
более высоким интенсивностям и дозам облучения на той же системе был
получен радиационный эффект и при предварительном облучении образцов CdS,
ранее отжигавшихся в парах серы. Обратимся вновь к формулам (45.10),
описывающим радиационный эффект на предварительно облу-
§45]
ОБЛУЧЕНИЕ "РЕАЛЬНОЙ" ПОВЕРХНОСТИ 207
ченных адсорбентах. Согласно данным [153, 154] радиация увеличивала
плотность поверхностных вакансий серы, что означает АХ* ;> 0. С другой
стороны, это вызывало повышение уровня Ферми на поверхности и появление
добавочной концентрации электронов Ans > 0. С ростом дозы облучения как
АХ*, так и Ans должны увеличиваться вплоть до насыщения. Таким образом,
согласно (45.10) облучение должно вызывать положительный радиационный
эффект, возрастающий с повышением дозы, что и наблюдалось
экспериментально (см. рис. 38).
ГЛАВА 16
ВЛИЯНИЕ ОБЛУЧЕНИЯ НА КАТАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКА
§ 46. Обзор экспериментальных данных
Экспериментальное исследование радиационно-каталитических эффектов, как и
исследование радиационных эффектов в адсорбции, проводится либо на
предварительно облученных катализаторах, либо непосредственно в поле
излучения [5-10].
Заметные радиационные эффекты, вызванные предварительным корпускулярным
(нейтроны, электроны) и гамма-облучением катализаторов-полупроводников,
отмечены при окислении окиси углерода на Си20 [158], NiO [159, 160], в
реакциях дегидрирования и дегидратации спиртов на СиО и Си20 [161], ZnO и
Сг203 [162], WS2 [163], при разложении перекиси водорода на NiO [164],
Сг203 [152], Мп02 [165], в реакции изотопного обмена водорода с дейтерием
на ZnO, V203 [166] и на ряде других систем. Наблюдалось как
положительное, так и отрицательное влияние радиации на каталитическую
активность.
Остановимся подробней на радиационных эффектах при дегидрировании и
дегидратации спиртов. В [161 ] исследовалась реакция дегидрирования
этилового спирта на окислах СиО и Си20, предварительно облученных гамма-
квантами Со60. Реакция проводилась при 275°С. На рис. 40 представлена
зависимость выхода водорода от дозы гамма-облучения полупроводников.
Видно, что облучение изменяет каталитическую активность СиО и Си20 в
противоположных направлениях. Об этом же свидетельствуют кинетические
кривые выхода водорода на
ОБЗОР ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
209
облученном и необлученном катализаторах. Параллельно с измерениями
каталитической активности была исследована электропроводность окислов
меди до и после облучения. В результате облучения электропроводность СиО
падала, а Си20 - возрастала. В обоих случаях наблюдались значительные
изменения электропроводности,
мм рт. ст.
Рис. 40.
однако отчётливой зависимости от дозы облучения получено не было.
Заметное устойчивое изменение электропроводности образцов указывает на
возможное появление объемных нарушений структуры при облучении.
В [162] было исследовано влияние реакторного облучения на другие
полупроводниковые катализаторы дегидрирования и дегидратации этилового
спирта. Предварительному облучению подвергались ZnO (полупроводник и-
