Химическая энциклопедия - электрохимия полупроводников

изучает физ.-хим. процессы на границе раздела полупроводник -электролит. Особенности электрохим. поведения полупроводников обусловлены, во-первых, низкой концентрацией подвижных зарядов носителей тока, во-вторых, наличием двух видов носителей тока электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне. Из-за низкой концентрации носителей тока (напр., в чистом Ge это величина порядка 10¹³ см ^-3, тогда как в металлах концентрация свободных электронов порядка 10²¹ см ^-3) полупроводниковая обкладка двойного электрического слоя диффузна, подобно диффузной части двойного электрич. слоя в случае металлич. электрода, погруженного в разб. р-р электролита. Вследствие этого значит. часть межфазного скачка потенциала локализована в полупроводнике, а дифференц. емкость полупроводникового электрода по порядку величины ниже, чем металлич. электрода. Напр., емкость электрода из Ge составляет неск. сотых мкФ/см ², емкость металлич. электродов десятки мкФ/см ².

Скорость электрохим. р-ций пропорциональна концентрации подвижных зарядов на пов-сти электрода. Вследствие низкой их концентрации в полупроводнике токи обмена электрохим. р-ций малы, эти р-ции обычно необратимы. В р-циях участвуют как электроны проводимости (катодные процессы), так и дырки (напр., в р-циях анодного растворения), часто независимо друг от друга; возможно также участие связанных состояний электронов и дырок (экситонов). Для электрохим. кинетики характерны диффузионные ограничения, связанные с доставкой электронов проводимости (или дырок) из объема полупроводника к его пов-сти. Эти ограничения могут проявляться как появление предельных токов дырок (на анодах из полупроводников n-типа, напр. при анодном травлении Ge n-типа) или предельных токов электронов (в случае катодов p-типа, напр. при выделении Н 2 из водных р-ров на Ge p- типа). Для полупроводниковых электродов характерна фоточувствительность (см. Фотоэлектрохимия), причем освещение ускоряет преим. анодную р-цию на полупроводнике n-типа и катодную на полупроводнике p- типа. Возникновение неравновесных носителей тока -электронов и дырок в полупроводнике в ходе нек-рых электрохим. р-ций может сопровождаться электролюминесценцией.

Наиб. часто используемые на практике полупроводниковые электроды: Ge, Si, соед. типа A^IIIB^V (GaAs, GaP, InP), A^IIB^VI (CdS, CdSe, CdTe), дихалькогениды переходных металлов (MoS2, MoSe2, WSe2), оксиды металлов (Fe2O3 TiO2, ZnO, WO3), тройные соединения (CuInSe2). Достижения Э. п. применяются в микроэлектронике (анодное травление и электрополировка полупроводников, электроосаждение полупроводников и на полупроводниках), хемотронике (см. Электрохимические преобразователи информации), позволяют реализовать прямое преобразование солнечной энергии в электрическую и химическую. Электрохим. закономерности зачастую определяют коррозию полупроводников, а также возможность их хим. травления, оба эти процесса применяются как методы обработки пов-сти полупроводниковых элементов.

Лит.: Плесков Ю. В., в кн.: Двойной слой и электродная кинетика, М. 1981, с. 133-73; Гуревич Ю. Я., Плесков Ю. В., Фотоэлектрохимия полупроводников, М., 1983; Плесков Ю. В., Фотоэлектрохимическое преобразование солнечной энергии, М., 1990. См. также лит. при ст. Фотоэлектрохимия.

Ю. В. Плесков.

Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия

Под ред. И. Л. Кнунянца

1988