Влияние адсорбции молекул газа на поверхностную электронную проводимость оксидных полупроводников

• Автор: Аньчков, Денис Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 106 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Некоторые обозначения

Глава 1. Модели адсорбции, адсорбционные эффекты и поверхностные свойства оксидных полупроводников

1.1. Модели адсорбции на металлах и полупроводниках

1.2. Адсорбционные эффекты

1.3. Оксидные полупроводники

1.4. Постановка задачи

Глава 2. Изменение поверхностной проводимости полупроводниковой подложки, вызванное адсорбцией: общие соотношения

2.1. Наведенная адсорбцией поверхностная проводимость

2.2. Связь изменения поверхностной проводимости с работой выхода адсорбционной системы
2.3. Влияние неосновных носителей
2.4. Влияние поверхностного потенциала на поверхностную проводимость
на примере 81
Краткие выводы
Глава 3. Адсорбция атомов водорода и молекул кислорода на поверхности ZnO и ТЮ
3.1. Адсорбция водорода на ZnO
3.2. Адсорбция кислорода на ZnO и ТЮ
3.3. Оценки зависимости поверхностной подвижности электронов от
степени покрытия и температуры
Краткие выводы
Глава 4. Модели поверхностной подвижности
4.1. Влияние поверхности на подвижность носителей в металлах и полупроводниках (основные положения)

4.2. Модель Шриффера
4.3. Учет связи поверхностной подвижности с изменением работы выхода
в модели Шриффера
4.4. Эмпирический подход к оценке поверхностной подвижности:
«объемная» модель
Краткие выводы
Приложение. Оценки заряда адсорбированных частиц по методу
связывающих орбиталей Харрисона
Заключение
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Внимание к изучению адсорбционных явлений обусловлено как практической ценностью получаемых результатов для технических и технологических приложений, так и возможностью получения информации о фундаментальных физико-химических процессах взаимодействия твердого тела с чужеродными атомами. Несомненный интерес представляют исследования влияния адсорбции на поверхностные свойства полупроводниковых подложек. Выяснение механизмов такого влияния необходимо для понимания процессов легирования полупроводниковых кристаллов в процессе их роста, пассивации примесей, поверхностной очистки и травления; катализа [1-3]. В последнее время возрос интерес к исследованию влияния молекул, (атомов) газа на поверхностные свойства таких перспективных материалов, как полупроводниковые оксиды. Выяснение механизмов такого влияния необходимо, в частности, для разработки полупроводниковых газовых сенсоров. [4-8].
Можно выделить два главных эффекта, вызываемых адсорбцией. Первый эффект - это изменение работы выхода адсорбционной системы Дф (ф - работа выхода «чистой» подложки), обусловленное- обменом электронами между адатомом и подложкой. Такой обмен, естественно, приводит к изменению концентрации электронов в приповерхностной области.
Второй эффект - это изменение поверхностной проводимости подложки ДСг (в - объемная проводимость). Причины этого эффекта двояки. Во-первых, как и в случае работы выхода, в приповерхностной области меняется концентрация электронов. Во-вторых, адчастицы представляют собой дополнительные центры рассеяния электронов, что

АСР = ецрГ'}М10|г|. (2.21)
Это очень важный результат, показывающий, что ДСр »= 0 121.
Такая пропорциональность постулировалась ранее в работах [40, 43] на основании общих соображений. Таким образом, при адсорбции частиц, захватывающих электроны из подложки р - типа, поверхностная дырочная проводимость увеличивается прямо пропорционально произведению
©|г|.
б) Электронный полупроводник В данном случае вместо (2.1) имеем
ДСП =е|Дп ][п(х)-п]йх
(2.22)

ДОп=-ерппЯ1-е-¥]бх.

(2.23)
Проделав те же преобразования, что и в предыдущем случае, получим вместо (2.3) следующее выражение

ЛС" =е^п * ТГТГл^-О (ё|;/йх)
Вместо (2.7) получим уравнение Пуассона вида
12„, „2.
а ¥= е п Ь с-¥|
бх2 е0еквт
из которого следует
^бу;Л
= 17п2[1|/ + е^] + С,

£08квТ

(2.24)
(2.25)
(2.26)
(2.27)
Определяя постоянную С из граничных условий (2.4), получим