Термодинамика и кинетика процесса перехода частиц через межфазовые границы полупроводник/газ (вакуум) и металл/полупроводник: На примере халькогенидов меди и серебра
В работах, рассмотренных выше, проводились исследования кинетики перехода частиц через межфазовые границы полупроводник/газ (вакуум) в зависимости от химических потенциалов компонентов полупроводника, температуры и внешних силовых полей. Основным результатом, общим для большимства работ, является заключение о взаимосвязи кинетических параметров границ и концентрации носителей заряда… Читать ещё >
Содержание
- Список принятых обозначений и сокращений
Обзор литературных данных по исследованию кинетики диссоциации полупроводниковых соединений.
Постановка задачи.
Глава 1. Экспериментальное исследование процесса диссоциации в вакуум соединений переменного состава Мег+зХ (Ме=Си, Х-8, Бе).
1.1. Кристаллическая структура и электрофизические свойства исследуемых соединений.
1.2. Методика и объекты экспериментальных исследований.
1.2.1. Обоснование методики эксперимента.
1.2.2. Описание методики измерений и экспериментальной установки.
1.2.3. Методика синтеза образцов.
1.3. Экспериментальные результаты исследования процесса диссоциации в вакуум соединений р-типа Си
§-Х (Х=8, Бе).
1.3.1. Измерение скорости диссоциации.
1.3.2. Изменение массы образца Си^Бе при отжиге в вакууме.
1.3.3. Изменение параметра элементарной ячейки Ог^Бе при отжиге в вакууме.
1.4. Экспериментальные результаты исследования процесса диссоциации в вакуум соединений п-типа
§-2+5Х (Х= Б, Бе).
1.4.1. Система
§ 2±§ 8е/вакуум.
1.4.2. Система
§-2+88/вакуум.
1.4.3. Влияние электромагнитного излучения на скорость диссоциации сульфида серебра.
Выводы к главе 1.
Глава 2. Реконструкция поверхностных слоев соединений переменного состава Ме2±8Х (МеСи, А&- ХН8, 8е).
2.1. Обзор литературных экспериментальных данных.
2.2. Влияние электронных и ионных дефектов на фазовый состав поверхностных слоёв соединений Ме2±бХ.
2.2.1. Система
§ 2+з8е/вакуум.
2.2.2. Система Ag2+5S/вaкyyм.
2.2.3. Система Си2-бХ/вакуум (Х=8, Бе).
Выводы к главе 2.
Глава 3. Модель перехода частиц халькогена через межфазовую границу
Мег+бХ/газ (вакуум) (Ме=Си, Ag- Х=8, Бе).
3.1. Определение вида частиц халькогена, пересекающих межфазовую границу Ме2±&Х/Х (вакуум) в процессе диссоциации твёрдой фазы.
3.2. Термодинамические параметры процесса переноса частиц халькогена через межфазовую границу Ме
§ Х/газ (вакуум).
3.2.1. Определение энергии активации процесса диссоциации соединений Мв2±8Х.
3.2.2. Сравнение энергии активации с изменением энтальпии реакции перехода халькогена через межфазовую границу Ме2±5ХУгаз.
3.2.3. Модель процесса диссоциации халькогенидов меди и серебра.
Выводы к главе 3.
Глава 4. Исследование явлений переноса ионов и электронов через межфазовую границу Ме/Ме
§-Х (Ме=Си, Ag- Х=8, Бе).
4.1. Состояние проблемы и постановка задачи.
4.2. Методика эксперимента.
4.3. Экспериментальные результаты и их обсуждение.
Выводы к главе 4.
Список литературы
- Хауффе К. Реакции в твёрдых телах и на их поверхности. Ч. 1. // М.: Ин. литер., 1962, с. 415.
- Моррисон С.Р. Химическая физика поверхности твёрдого тела. // М.: Мир, 1980, с. 488.
- ReinholdН., Seidel Н. // Z. Phys. Chem., 1937, Bd. 38, s. 245.
- Somorjai G.A., Lester J.E. Charge-Transfer-Controlled Vaporization of Cadmium Sulfide Single Crystals. I. Effect of Light on the Evaporation Rate of the (0001) Face. // J. Chem. Phys., 1965, v. 43, № 5, p. 1450.
- Пикус Г. Я., Шнюков В. Ф., Никонов Б. П. Исследование термической дисгсоциации окислов щелочноземельных металлов в высоком вакууме. // ФТТ, 1968, т. 10, с. 125.
- Пикус Г. Я., Тетеря В. П. Влияние освещения на кинетику термического разложения и состав кристаллов CdS в вакууме. // ФТТ, 1973, т. 15, с. 2098.
- Пикус Г. Я., Тальнова Г. Н., Тычкина С. В. Кинетика испарения кристаллов CdSe при отжиге в вакууме. //Неорг. материалы, 1976, т. 12, с. 1955.
- Волькенштейн Ф.Ф. Электронные процессы на поверхности полупроводников при хемосорбции. //М.: Наука, 1987, с. 432.
- Rickert Н. Elektrochemische Untersuchungen uber die Verdumpfung von Schwefel aus festem Silbersulfid im Vakuum als Funktion des Chemichen Potentials des Schwefels. // Z. Elektrochemie 1961. Bd. 65. s. 463.
- Braune Von H., Peter S. und Neveling V. Die Dissoziation des Schwefeldampfes. // Z. Naturforsch. Teil A, 1951, Bd. 6, Hft. 1, s. 32.
- Горбачёв B.B. Полупроводниковые соединения Ar2BVI. // M.: Металлургия, 1980, с. 38.
- Buerger M.J., Buerger N.W. Structural relations between high- and low-chalcosite. // Amer. Mineralogist, 1942, v. 27, № 3, p. 216
- Djurle S. An X-Ray study on the system Cu-S. // Acta Chem. Scand., 1958, v. 12, p. 1415.
- Wehefritz V. Untersuchungen an System Kupfer-Schwefel. it Z. Phys. Chem. N. F., 1960, B. 26, s. 339.
- Wagner J.B., Wagner C. Electrical Conductivity Measurements on Cuprous Halides. // J. Chem. Phys., 1957, v. 26, p. 1597.
- Кудинова В.А. Кинетика и механизм реакционной диффузии в системах медь-сера и медь-селен. // Дис. канд. физ.-мат. наук. Свердловск: УрГУ, 1974.
- Schmalzried Н. Ag2S-The Physical Chemistry of an Inorganic Material. // Prog. Solid. St. Chem., 1980, v. 13, p. 120.
- Сорокин Г. П., Параденко А. П. Электрические свойства Cui^S. // Изв. Вузов. Физика, 1966, № 5, с. 91.19. ishikawa Т., Miyatani S. Electronic and Ionic conduction in Cu2-sSe, Cu2-§ S and Cu2-s (S, Se). // J. Phys. Soc. Japan, 1977, v. 42, № 1, p. 159.
- Shukla A.K., Vasan H.N. & Rao C.N.R. A single crystal study of the defect chemistry and transport properties of silver selenide, Ag2+sSe. // Proc. R. Soc. Lond. A., 1981, v. 376, p. 619.
- Okamoto K., Kawai S. Electrical Conduction
- Miyatani S. and Suzuki Y. On the Electrical Conductivity of Cuprous Sulfide. // J. Phys. Soc. Japan, 1953, v. 8, № 5, p. 680.
- Инглизян ГШ., йорга Т.П., Чхенкели Н. С. Электропроводность селенида меди. // Изв. Ан СССР. Неорг. материалы, 1984, т. 20. № 10, с. 1763.
- Guastavino F., Luguet Н., Bougnot J., Savelli M. Electrical properties of a-Cu2-yS (0
- Miyatani S. a-Ag^S as mixed conductor. // J. Phys. Soc. Japan, 1968, v. 24, № 2, p.328.
- Сорокин Г. П. Электрические свойства Cu2-sSe. // Изв. вузов. Физика, 1961, № 6, с. 158.
- Miyatani S. Electrical properties of Ag2Se. // J. Phys. Soc. Japan, 1958, v. 13, № 4, p. 341.
- Myatani S., Toyota Y., Yanagihara T., lida K. a-Ag2Se as Degenerate Semiconductors. It J. Phys. Soc. Japan, 1967, v. 23, № 1, p. 34.
- Dorner H.H., Geserich H.P., Rickert H. Plasma Reflection in a-Ag2S. // Phys. Stat. Sol., 1970, v. 37, p. 85.
- Gorbachev V.V., Putilin I.M. Some Parameters of Band Structure in Copper Selenide and Telluride. // Phys. Stat. Sol. (a), 1973, v. 16, № 2, p. 553.
- Горбачёв B.B., Путилин И. М. О законе дисперсии зоны проводимости се-ленида серебра. // Физ. и тех. полупровод., 1973, т. 7, с. 844.
- Bonnecase G., Lichanot A. Proprietes electroniques et electrogalvaniques du seieniure d’argent a-domaine d’existence. // J. Phys. Solids, 1981, v. 41, p. 935.
- Bonnecase G., Lichanot A., Gromb S. Proprietes electroniques et electrogalvaniques du sulfure d’argent a-domaine d’existence. // J. Phys. Chem. Solids, 1978, v. 39, p. 813.
- Mrovec S., Rickert H. Uber die Verdumpfung von Jod aus festem Kupfeijodid bei hoheren temperaturen // Z. Electrochem., 1962, B. 66, № 1, s. 14.
- Detry D., Drowart J. und Goldfinger P. und Keller H. und Rickert H. Zur Thermodynamik von Schwefeldampf. Massenspektrometrische Untersuchungen mit der elektrochemischen Knudsen-Zelle. // Z. Phys. Chemie N. F., 1967, Bd. 55, s. 314.
- Keller H. und Rickert H. und Detry D., Drowart J. und Goldfinger P. Zur Thermodynamik von Selendampf. Massenspektrometrische Untersuchungen mit der elektrochemischen Knudsen-Zelle. // Z. Phys. Chemie N. F., 1971, Bd. 75, s. 273.
- Эйринг Г., Лин С.Г., Лин С.М. Основы химической кинетики. // Пер. с англ., М.: Мир, 1983, с. 528.
- Панченков Г. М., Лебедев В. П. Химическая кинетика и катализ. // М.: Химия, 1985, с. 592.
- Rickert H. und Tostmann K.H. Einflu? von Phasengrenzreaktionen bei der Oxidation von Metallen. Untersuchungen zur Sulfidierung von Silber in schwefeldampf. // Werkstoffe und Korrosion, 1970, B. 21, № 11, s. 965.
- Сычиков A.B. Термодинамические и кинетические аспекты динамического равновесия в системах твердое тело/газ (на примере систем Мв2±&Х/Х, где Me Cu, Ag- X = S, Se). // Дис. канд. физ.-мат. наук. Свердловск: УрГУ, 1988.
- Термодинамические свойства неорганических веществ: Справочник. М.: Атомиздат, 1965, с. 326.
- Schulz Н. Crystal Structures of Fast Ion Conductors. // Ann. Rev. Mater. Sei., 1982, v. 2, p. 351.
- Rickert H. Electrochemistry of Solids. An Introduction. // Berlin e.a.: Springer, 1982, p. 240.
- Горбунов B.A. Ионный перенос в монокристаллах нестехиометрических соединений (X=S, Se). II Дисс.канд. физ.-мат. наук, Свердловск, 1986.
- Фетгер К. Электрохимическая кинетика. // М: Химия, 1967, с. 146.
- Крауфорд Ф. Волны. // М.: Мир, БКФ, 1976, т. 3, с. 103.
- Энергии разрыва химических связей. Потенциалы ионизации и сродство к электрону. Справочник. //М.: Наука, 1974, с. 175.
- Киселёв В.Ф. Поверхностные явления в полупроводниках и диэлектриках. //М.: Наука, i970, с. 399.
- Зенгуил Э. Физика поверхности. // М.: Мир, 1990, с. 54.
- Киселёв В.Ф., Крылов О. В. Адсорбционные процессы на поверхности полупроводников и диэлектриков. // М.: Наука, 1978, с. 94.
- Адам сом А. «Физическая химия поверхностей», пер. с англ. // М.: Мир, 1979, с. 223.
- Дэвисон С., Левин Дж. Поверхностные состояния. // М.: Мир, 1973, с. 232.
- Трейси Б.К., Баркстренд Д. М. Успехи в исследовании поверхности методами ДМЭ и электронной Оже-спектроскопии. В сб. Новое в исследовании поверхности твёрдого тела. // М.: Мир, Вып. 2,1977, с. 83.
- Foss М., Feidenhansl R., Nielsen М., Findeisen Е., Buslaps Т., Johnson R.L., Besenbacher F. Sulfur induced Сщ tetramers on Cu (lll). // Surface Science, 1997, v. 388, iss. 1−3, p. 5.
- French T.M. and Somoijai G.A. Composition and Surface Structure of the (0001) Face of a-Alumina by Low-Energy Electron Diffraction. II J. Phys. Chem., 1970, v. 74, № 12, p. 2489.
- Ohachi T. and Taniguchi I. Measurement of the thermal diffusion coefficient of Ag atoms in a-Ag2Se. // Solid State Ionics, 1981, v. ¾, p. 89.
- Kiukkola K., Wagner C. Measurements on Galvanic Cells Involving Solid Electrolytes. //J. Electrochem. Soc., 1957, v. 104,№ 6,p. 379.
- Шалимова Л.В. Физика полупроводников. // M.: Энергия, 1976, с. 121.
- Фистуль В.И. Введение в физику полупроводников. // М.: Высшая школа, 1975, с. 42.
- Воусе J.B. and Huberman В.A. Superionic conductors: transitions, structures, dynamics. //Phys. Reports, 1979, v. 51, № 4, p. 189.
- Perrott C M. and Fletcher N.H. Heat Capaciry of Silver Sulfide. // J. Chem. Phys., 1969, v. 50, № 6, p. 2344.
- Titov A.N. Ag-TiTe2 Phase Diagram and Electrical Properties of Silver-intercalated Titanium Ditelluride. // Inorganic Materials, 1997, v. 33, № 5, p. 447.
- Shukla A.K. and Schmalzried H. Electron Transport Studies of a-Silver Sulfide. // Z. Phys. Chemie N.F., 1979, Bd 118, s. 59.
- Weppner W. Kinetic Studies of Mixed Conducting Solids. // Solid State Ionics, 1981, v. ¾, p. 1.
- Фоменков С.А. Явления переноса в сульфидах и селенидах меди и серебра в неизотермических условиях. // Дисс.канд. физ.-мат. наук, Свердловск, 1982.
- Якшибаев Р.А. Исследование явлений переноса ионов и электронов в халькогенидах меди и серебра в процессе реакционной диффузии. // Дис. канд. физ.-мат. наук. Свердловск: УрГУ, 1978,
- Boettcher A., Haase G., Treupnel H. // Z. Angew. Phys, 1955, v. 7. p. 478.
- Казинец M.M. Исследование условий образования C112−5X. // Неоган. Материалы, 1972, т. 8, № 6, с. 1011.
- Бехштедт Ф., Эндерлайн Р. Поверхности и границы раздела полупроводников. // М.: Мир, 1990, с. 364.
- Williams R.H., Varma R.R. and MeKinley A. Cleaved surfaces of indium phosphide and their interfaces with metal electrodes. // J. Phys. (C): Solid State Physics, 1977, v. 10, Jfe 22, p. 4545.
- Троцан A.H. Исследование влияния энергетического состояния поверхности металла на кинетические характеристики реакционной диффузии в системе металл-металлоид. // Дис. канд. физ.-мат. наук. Свердловск: УрГУ, 1981.
- Rickert H., O’Braian D. Elektrochemische Untersuchungen uber den Durchtritt von Silber durch die Phasegrense festes silber. // Z. Phys. Chem. N. F., 1962, Bd. 31, s. 71.
- Рябин В.А., Остроумов M.А., Свит Т. Ф. Термодинамические свойства веществ: Справочник. // Ленинград: Химия, 1977, с. 102.
- Konev V.N., Dunyushkina L.A., Krjivitskaya J.E. About the maximum dissociation rate of ionic compounds. // 10th International Conference on Solid State Ionics, Singapore, Abstracts, 1995,3−8 December, p. 23.
- Конев В.Н., Дунюшкина Л. А., Крживицкая Ж. Э. Расчёт скоростей испарения атомов компонентов полупроводниковых соединений переменного состава (МШХ). // ЖФХ, 1997, т. 71, № 3, с. 569.
- Konev V.N., Dunyushkma L.A. and Krzhivitskaja J.E. About Dissociation Rate oflonic Crystals // Ionics, 1997, v. 3, p. 1.
- Надольский А.Л., Крживицкая Ж. Э. Механизм процесса переноса массы и заряда через межфазовую границу твёрдое тело/газ. // Кинетика электродных процессов и шнно-эяектрошшй транспорт в твёрдых электролитах:123
- Тез. докл. Всероссийской конференции, Екатеринбург, 24−26 апреля 2000, с. 38.
- Nadolsky A.L., Krzhivitskaya J.E., Matkma N.N. and Torgashova N.N. Chalcogen Evaporation at the Ag2^X/Vacimm Interface (X = S, Se). // Ionics, 2000, v. 6. p. 235.
- V.N. Konev, A.L. Nadolsky and J.E. Krzhivitskaya Transport Properties of the Interface Metal Chalcogenide/Vacuum. // Ionics, 2001, v. 7. p. 138.