Влияние облучения на поверхностные свойства полупроводников - Бару В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Изменение адсорбционной способности в этом случае описывается формулами
(44.19), согласно которым знак радиационного эффекта зависит от того,
"вводит" ли облучение в объем образца преимущественно донорные или
акцепторные дефекты. С другой стороны, этим же определяется согласно
(44.17) и характер изменения электропроводности в облученном образце.
Таким образом, должна существовать корреляция между знаком радиационного
эффекта в адсорЬции и направлением изменения электропроводности
полупроводника в результате облучения. В частности, проводимость
полупроводника и-типа и ег-адсорбционная способность должны изменяться
при облучении симбатно в случае адсорбции акцепторного газа и антибатно -
в случае адсорбции донорного газа. Для полупроводника /j-тина должны
иметь место обратные зависимости. Надежное обнаружение этой корреляции на
различных системах представляет интерес, так как оно может служить одним
из важных свидетельств справедливости рассматриваемого механизма.
Отметим, что ожидаемая на предварительно облученном полупроводнике
картина может осложниться эффектом "электронной памяти", обусловленной
захватом неравновесных носителей заряда биографическими поверхностными
дефектами. В этой связи наблюдение ожидаемой корреляции могло бы
способствовать разделению эффектов "электронной" и "решеточной" памяти.
2. Закономерности радиационно-каталитического эффекта рассмотрены в §§
47, 48 на примере реакций дегидрирования и дегидратации спирта.
Предварительно было исследовано поведение этих реакций без облучения и
пока-
18 в, Г. Бару, Ф. Ф. Волькенштейн
274 ВЛИЯНИЕ ОБЛУЧЕНИЯ НА КИНЕТИКУ ХЕМОСОРБЦИИ [ГЛ. 18
зано, что в зависимости от "биографии" катализатора-полупроводника обе
реакции проявляют как донорный, так и акцепторный характер. В частности,
на рис. 43 схематически представлена зависимость скорости реакции
дегидрирования до облучения от концентрации электронов на поверхности ns.
В области ns < птах имеем акцепторное, в области ns > птах - донорное
поведение реакции. Очевидно, что переход на данном полупроводнике от
проводимости ji-типа к проводимости тг-типа (например, при объемном
легировании донорной примесью) может вызвать переброс реакции с
акцепторной на донорную ветвь. Аналогичный результат достигается загибом
энергетических зон у поверхности вниз. Такой загиб можно вызвать
соответствующей обработкой поверхности или приложением к образцу
поперечного электрического поля (в схеме эффекта поля). В последнем
случае рост напряженности поля должен приводить сначала к увеличению, а
затем - к уменьшению скорости дегидрирования. Как следует из рис. 44,
подобное поведение должна обнаруживать и реакция дегидратации.
Представляет интерес проверка этих прогнозов на необлученном
полупроводнике.
3. В случае предварительного облучения, сдвигающего электронное
равновесие в полупроводнике, критерий знака радиационно-каталитического
эффекта К для реакций дегидрирования и дегидратации определяется
выражениями (47.19) и (48.20). Согласно этим выражениям знак эффекта при
малых дозах облучения зависит от состояния поверхности полупроводника до
облучения. Если ns0 <;
< Птах (акцепторная ветвь реакции), то К > 0, когда облучение
обогащает, и!<0, когда облучение обедняет поверхность электронами. Если
ns0 > /гтах (донорная ветвь реакции), то знак К изменяется на
противоположный. Очевидно, осуществляя переход с акцепторной ветви на
донорную, например, способами, указанными в п. 2, мы должны вызвать смену
знака радиационного эффекта.
Переход с акцепторной ветви реакции на донорную (или наоборот) может быть
осуществлен также в процессе облучения. Действительно, как следует из
экспериментальных данных, предварительное облучение может заметно
изменить электропроводность полупроводника и даже
ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ
275
вызвать переход от одного типа проводимости к другому. В соответствии с
пунктом 2 при этом следует ожидать смены акцепторной ветви реакции
донорной (или наоборот) и соответственно изменения величины и знака
радиационного эффекта.
4. Представляет интерес подробное исследование влияния облучения на
селективность катализатора полупроводника. Селективность характеризуется
отношением скоростей gjg2 двух реакций (в рассматриваемом случае -
реакций дегидрирования и дегидратации) на данном полупроводнике.
Изменение S этого отношения под влиянием облучения согласно (48.21),
(48.22) можно выразить через радиационно-каталитические эффекты Кх и К2
каждой из реакций:
5 = (К, - К2)/(К2 + 1).
Очевидно, что можно изменить величину и знак S, вызывая изменение
величины и знака К у и (или) К2 одним из способов, предложенных в п. 3.
5. Еще один прогноз связан с влиянием облучения на скорость и энергию
активации хемосорбции. В § 52 показано, что при адсорбции на "идеальных"
участках поверхности в ряде случаев скорость хемосорбции пропорциональна
концентрации носителей заряда на поверхности:
dNIdt ~ ns или dN/dt ~ р3
