ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Катодные реакции на кремниевом электроде из "Электрохимия германия и кремния" Исследованию катодных реакций на кремниевом электроде посвящено сравнительно мало работ . Все они касаются в основном только одного процесса выделения водорода. [c.126] На рис. 71 показана зависимость перенапряжения водорода от логарифма плотности тока в 2 н. Н2504 на кремнии р- и п-типа . В интервале плотностей тока 10 —10 а см все кривые практически совпадают и имеют коэффициент наклона Ь около 0,17 в. Такое высокое значение коэффициента Ь в кислых растворах, очевидно, связано с некоторой окнслснностью поверхности электрода даже при отрицательных значениях потенциала. [c.126] При более высоких плотностях тока наблюдается расхождение кривых. Аналогичное явление имеет место в растворах 2,5 н. НР (рис. 72) и 1 н. КОН (рис. 73). В последнем случае коэффициент наклона Ь несколько меньше и составляет приблизительно 0,10—0,13 в. [c.127] Снижение перенапряжения водорода на кремнии р-типа под действием света свидетельствует о том, что все же имеются некоторые затруднения, связанные с недостатком поверхностной концентрации электронов. Это означает, что в электрохимической реакции выделения водорода на кремнии р-типа участвуют электроны как зоны проводимости, так и валентной зоны. На кремнии /г-типа электродная реакция идет с потреблением электронов из зоны проводимости. [c.128] Высокое значение коэффициента Ь = 0,17 в для кислых растворов (для Ш КОН 6 = 0,13 в), очевидно, связано с некоторой окисленностью поверхности электрода. Более низкие значения коэффициента Ь уравнения Тафеля (6=0,10 в) получены Зейптом и Фишером . [c.128] Сделанные выше выводы находятся в хорошем согласии с результатами исследования перенапряжения водорода, выполненного Е. Н. Палеолог, К. С. Коротковой, Н. Д. Томашовым , Авторы также полагают, что различие водородного перенапряжения для кремния р-и /г-типа обусловлено не только недостатком свободных электронов, но и дополнительным омическим падением потенциала в поверхностном слое кремния р-типа. В этом случае основное участие в реакции принимают валентные электроны. Е. Н. Палеолог, К- С. Короткова и Н. Д. Томашов обнаружили, что разряд водородных ионов на кремнии /г-типа с нетравленой поверхностью протекает более медленно из-за присутствия на поверхности такого электрода окисной пленки, обладающей высоким омическим сопротивлением. При химическом травлении растворяются окисная пленка и поверхностный слой, механически деформированный шлифовкой, вследствие чего понижается величина водородного перенапряжения. [c.128] Для кремния, так же как и для германия, процесс выделения водорода зависит от степени предварительного наводороживания поверхности электрода. На рис. 74 показаны поляризационные кривые, снятые в течение 20 и 0,4 сек. [c.129] При уменьшении времени снятия поляризационных кривых с 20 до 0,4 сек потенциал кремниевого электрода /7-типа заметно повышается, а потенциал кремния л-типа не изменяется. Все кривые показывают отсутствие предельного тока диффузии электронов. Сближение кривых при увеличении периода измерений можно объяснить наводоро-живанием электрода з лроцессе электрохимической реакции. Адсорбируясь на поверхности кремния или внедряясь в глубь кристаллической решетки, водород создает новые примесные уровни и увеличивает число центров рекомбинации и генерации носителей тока. Это повышает проводимость поверхностного слоя кремния р-типа на границе с электролитом и тем самым уменьшает дополнительный скачок потенциала, наблюдаемый для ненаводороженной поверхности. [c.129] Генерация носителей тока имеет место также и на тех участках кристаллической решетки, которые имеют дефекты, образовавшиеся при внедрении водорода в решетку. Аналогичные явления, как уже упоминалось в гл. IV, наблюдаются и на германиевом электроде. [c.129] Отметим, что предварительная катодная обработка поверхности не ликвидирует полностью различие потенциалов для электродов из кремния п- и р-типов, как это имеет место для германия. Данное обстоятельство связано с тем, что новые уровни, созданные внедреннььм водородом, не перекрывают полностью запрещенную зону кремния. [c.130] Анодные кривые заряжения, полученные после предварительной катодной обработки электрода, показаны на рис. 76. На этих кривых, начиная с 1 =5-10 5 а/сж (потенциал поляризации — 0,5 в), наблюдается четко выраженная горизонтальная задержка потенциала прн Ф=—0,3 в против нормального водородного электрода . [c.130] Анодные кривые заряжения показывают, что образующиеся гидридные соединения покрывают значительную часть поверхности электрода. Поэтому, вероятно, что процесс выделения водорода на кремнии проходит через стадию образования таких гидридов. [c.132] В случае если первая реакция идет с одинаковой скоростью на кремнии обоих типов проводимости, а последующая является более замедленной, то на поверхности кремния р-типа должно накапливаться большее количество химически связанного водорода. [c.132] Вернуться к основной статье