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 AIIIBV (GaAs, GaP, InP), AIIBVI (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.