Влияние облучения на поверхностные свойства полупроводников - Бару В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
(bjb) \i0X* {I - [(fx0-[х^/ао] ехр[ - a0[t- i2)]} =
= {bJb)X{t), (13. U)
где, согласно (13.2):
X(t) = ц0Х*{1 - [(ii0- ^2)Vo1 exp [-aQ(t - i2)]} =
= Ц0Х*{1 - [(|A0- М-0/Цо! exp [-a0(t - ^)]}- (13.12)
Здесь, как мы видим, X(t) имеет вид (12.15). Уравнение
(13.11) выражает собой адсорбционное^равновесие на изменяющемся числе
адсорбционных центров. Кривая
(13.11) на рис. 10, а изображена кривой 3.
Р2. Обратимся теперь к фотоадсорбции на поверхности, подвергнутой
предварительному освещению. Представим себе, что образец освещался в
вакууме в течение*времени от t = t0 до t - t1. Затем в момент t-t2 (где
<2 >%) был впущен газ, а в момент t - t3 (где t3 > t2) было вновь
включено освещение. Последовательность наших опера-
(13.9)
(13.10)
§ 13] АДСОРБЦИЯ ПОСЛЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОСВЕЩЕНИЯ 65
ций изображена на рис. 11. Нас здесь будет интересовать кинетика
фотоадсорбции при t и влияние на нее предварительного освещения. Примем
условие (13.9).
to Ь tz ^ ^
I-,
облучение
Вакуум
Облучение
Газ
Рис. 11.
Кинетика фотоадсорбции описывается уравнением
(12.8), е котором,^согласно (13.12) и (13.11):
h = "з, Хг = ii3X*, Nt = (bJb^X*, (13.13)
где принято обозначение
М-з = Ml - [(M-о- exp [-a0(t0- f2)]}. (13.14)
Подставляя (13.13) в (12.9), а затем (12.9) в (12.8), получаем
V(?) = [аЫ(а - Ь)](|х - |х3)Х*{(1 /а) exp [ - a(t - ?3)] -
- (1/Ь) exp \-b(t - у]} + (bJb^X*. (13.15)
Мы ограничимся рассмотрением двух предельных случаев, когда уравнение
(13.15) существенно упрощается:
а "С (13.16а)
а > Ь. (13.166)
В этих случаях (13.15) принимает вид
N{t) = \ рХ* |l - JLjia. exp [-k(t - *3)]},
(13.17)
или
N (t) = -y- [xX* |l - exp [-k(t- *")]}, (13.18)
где А: и б имеют значения
k = a, 6 - alb в cny4aef б С 1 [случай (13.16a)],
(13.19)
k - b, 8 = bla в случае б < 1 [случай (13.166)].
5 В. Г. Бару, Ф. Ф. Волькенштейн
66 ФОТОАДСОРБЦИЯ НА РЕАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ [ГЛ. 5
Здесь, согласно (13.14) и (13.9):
ц - Ц3= (|* - h>)U - [1 -
- ехр [-а(^- ?")]} ехр [-a0(t0- ^)]. (13.20)
Из (13.18) и (13.13) имеем AN(t) = N(t) - N i =
= (bjb)(\i - [г3)Х*{1 - exp [k(t - ?0)]}. (13.21)
Зависимость AN = AN(t) изображена на рис. 12 для двух случаев: для случая
t0, что соответствует фото-
ности: это есть количество газовых молекул, дополнительно адсорбированных
на единице поверхности под влиянием освещения. Мы имеем, согласно (13.20)
и (13.21):
AN (со) = (VfcoXM' - Ио)^*{1 -
- ехр [-а(^- ?0)]} ехр l-a0(t*2)]. (13.22)
Мы видим, что поверхность, подвергнутая освещению, сохраняет "память" об
этом. Эта "память" с течением времени постепенно угасает. Происхождение
этой "памяти" обусловлено тем, что освещение, вызывая ионизацию образца
(сопровождающуюся затем локализациейУэлект-ронов или дырок на дефектах),
переводит систему в мета-стабильное состояние, т. е. в такое возбужденное
состояние, переход из которого в нормальное требует преодоления
активационного барьера. Именно наличие такого барьера делает центры,
создаваемые освещением, более или менее стабильными.
AN
адсорбции на образце, не подвергнутом предварительному освещению (кривая
1), и для случая h > t0, который соответствует образцу, предварительно
освещенному в течение времени tx- t0
Рис. 12.
~t (кривая 2). Очевидно, величина AN( оо) характеризует фотоадсорбцион-
ную способность поверх-
ЗНАК И ВЕЛИЧИНА ФОТОАДСОРБЦИИ
67
Пока концентрация центров, созданных освещением, после прекращения
освещения не рассосется, поверхность сохраняет повышенную темновую
адсорбционную способность. Что касается фоюадсорбционной способности, то
она, наоборот, оказывается пониженной по сравнению с той, которая была до
предварительного освещения. Действительно, дополнительное освещение может
теперь добавить лишь относительно небольшое число центров, поскольку
основное их количество было созданоАв^про-цессе предварительного
освещения.
§ 14. Знак и абсолютная величина фотоадсорбционного эффекта
Рассмотрим фотоадсорбционный эффект^на принятой нами модели реальной
поверхности. Для величины фотоадсорбционного эффекта Ф примем определение
(6.1):
здесь N(t) и N0(t) - адсорбционная способность поверхности (число частиц,
адсорбированных на единице поверхности) в момент t при наличии и при
отсутствии освещения соответственно; в случае t = оо мы имеем дело с
установившимся адсорбционным равновесием.
Согласно (13.4) и (13.5а, б) мы будем иметь, полагая tx = ^(тепловая
адсорбция при отсутствии предварительного освещения) и полагая t - t2 -
оо (случай установившегося адсорбционного равновесия):
^о(оо) = (V%0**. (14.2)
С другой стороны, будем иметь, полагая в (13.18) t - -1.6= оо (случай
установившегося фотоадсорбционного равновесия):
N{ оо) = (V%X*. (14.3)
Подставляя (14.2) и (14.3) в (14.1), получаем
Ф = fiVfXo - 1, (14.4)
где, согласно (12.10), (12.3) и (12.5):
Но = 1/(1 + v0), v0 = aja10, fj, = 1/(1 + v), v = a2/ax.
5*
ФОТОАДСОРБЦИЯ НА РЕАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
[ГЛ. 5
Здесь параметры аг, а10, a.i0 имеют смысл (11.3), причем индекс "О"
