Анодное формирование и свойства нанопленки оксида Ag(I) на поли-, монокристаллах серебра и Ag,Au-сплавах

• Автор: Кудряшов, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 193 с. : ил.

ГЛАВА 1. ОБРАЗОВАНИЕ И СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ОКСИДА А%20: ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Анодное образование фазы Ag20 на серебре и Ag-Au сплавах

1.1.1. Физико-химические свойства серебра

1.1.2. Физико-химические свойства оксида Ag(I)

1.1.3. Термодинамика и кинетика анодного формирования Л§20

1.2. Оксиды металлов с позиций физики полупроводников

1.2.1. Энергетические зоны и проводимость в полупроводнике

1.2.2. Дефекты в кристаллической структуре оксидов металлов

1.3. Строение границы раздела полупроводник/электролит

1.3.1. Распределение электрического потенциала

1.3.2. Роль внешней поляризации

1.4. Фотоэлектрохимия полупроводниковых электродов
1.4.1. Фотоэлектронная эмиссия в раствор
1.4.2. Фотовозбуждение электрода без эмиссии электронов
1.4.3. Рекомбинация носителей
1.5. Энергетические барьеры на границах оксида
1.6. Фототок и фотопотенциал
1.6.1. Фототок
1.6.2. Фотопотенциал
1.7. Фотоэлектрохимические свойства границы Ag/OH'
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Электроды, растворы, ячейки
2.2. Электрохимические исследования
2.2.1. Циклическая и многоциклическая вольтамперометрия

2.2.2. Потенциостатическое оксидообразование
2.2.3. Определение выхода по току процесса оксидообразования
2.2.4. Импедансометрия
2.2.5. Микроскопия
2.2.6. Вращающийся дисковый электрод с кольцом
2.3. Фотоэлектрохимические измерения
2.3.1. Аппаратурное обеспечение
2.3.2. Измерение фототока
2.3.3. Измерение фотопотенциала
ГЛАВА 3. РАСЧЕТ ФОТОТОКА И ФОТОПОТЕНЦИАЛА В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛЕНКАХ РАЗНОЙ ТОЛЩИНЫ

74 74
82 82
ГЛАВА 4. КИНЕТИКА АНОДНОГО ФОРМИРОВАНИЯ И ТОЛЩИНА ПЛЕНКИ ОКСИДА Ag(I)
4.1. Вольтамперометрия серебра и Ag,Au-cплaвoв
4.2. Хроноамперо- и хронокулонометрия анодного формирования оксида Ag(I) на стационарном серебряном электроде
4.3. Определение парциальных токов процесса анодного формирования Ag20 в щелочной среде на Ag-BДЭ
3.1. Постановка задачи о распределении концентрации носителей заряда
3.2. Толщина пленки оксида больше ширины области пространственного заряда (толстая пленка)
3.2.1. Поиск концентрационного профиля
3.2.2. Выражения для фототока и фотопотенциала в толстой пленке.
3.3. Толщина пленки оксида меньше ширины области пространственного заряда (тонкая пленка)
3.3.1. Поиск концентрационного профиля
3.3.2. Выражения для фототока и фотопотенциала в тонкой пленке

ГЛАВА 5. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ОКСИДА Ag20: ДАННЫЕ ФОТОЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1. Измерение фототока
5.1.1. Фототок в оксиде Ag20, сформированном на Agpo!y
5.1.2. Фототок в Ag20, сформированном на монокристаллическом Ag-электроде
5.1.3. Фототок в оксиде Ag20, сформированном на Ag,Au-cruiaBax
5.1.4. Спектроскопия фототока на Ag и Ag,Au-cnnaBax
5.2. Измерение фотопотенциала
5.2.1. Фотопотенциал в оксиде Ag20, сформированном на поликристаллическом серебре
5.2.2. Роль микроструктурного состояния поверхности поликристаллического Ag-электрода
5.2.3. Фотопотенциал в оксиде Ag20, сформированном на монокристаллическом серебре
5.2.4. Роль толщины оксидной пленки
5.2.5. Спектральная зависимость фотопотенциала
5.2.6. Фотопотенциал в оксиде Ag20, сформированном на поликристаллических сплавах Ag-Au
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение 1. Равновесное распределение концентрации
носителей заряда в ОПЗ
Приложение 2. О соотношении транспортных потоков носителей заряда
в квазинейтралыюй области полупроводника
Приложение 3. Распределение электрического потенциала в пленке
полупроводника п-типа
Приложение 4. Анализ выражений для Y'(x), Y"(x) и Z'(x), Z"(x)

исследованиями было установлено, что толщина оксида; отвечающая максимуму на рис. 1.18 соответствует ширине ОПЗ для ТЮ2, а падение фототока связано с увеличением электрического сопротивления пленки.
Характерно, что на толстых пленках, когда L » W, влияние размерного фактора фактически отсутствует.
1.6.2. Фотопотенциал
Фотопотенциал - это отклонение потенциала освещенного электрода Е от его значения, измеренного в темноте Ет [75]:
Eph = Е - Ет.
(1.57)
Измерения фотопотенциала, в отличие от фототока, обычно осуществляют на обесточенных, неполяризуемых электродах. Однако можно измерять Ерь и в условиях гальваностатической (но не потенциостатической) поляризации [56, 97]. Быстрые изменения фотопотенциала полупроводника в начальный момент освещения связывают с генерацией неосновных носителей в полупроводнике, медленные - с ионными процессами на границе полупроводник/электролит.
Используя концепцию квазиуровней Ферми для электронов и дырок, в [98] получено выражение для фотопотенциала полупроводникового электрода с относительно высокой концентрацией примесей (Ио, Ыд > 1017 см'2):
н - кт.
Eph In

Ро,
(п-тип)
(1.58а)
с _ кТ,
h In

(р-тип) (1.586)
Ясно, что для полупроводника п-типа Ерь < 0, а для р-типа Ер11 > 0. Несколько иной и гораздо более общий кинетический подход к количественному описанию фотопотенциала представлен в [85, 108]. Для полупроводника п-типа получено:
п - kTr ЬрЬ Ш

1 + ЬФ„
exp(-aW)
1 + aL

Здесь
b=(DnND/A° + DpPo/Lp
(1.59)
(1.60)