SU1434355A1 - Способ измерени потенциала плоских зон полупроводникового электрода в растворе электролита - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к исследованию или анализу полупроводниковых материалов с помощью электрохимических средств путем определени  потенциалов плоских зон полупроводников электродов в растворах электролитов. Цель изобретени  - упрощение способа и повышение экспрессности измерений при одновременном повышении точности измерений за счет устранени  вли ни  поверхностных процессов,В способе освещают электрод светом импульсного лазера с длительнрстью импульсов и регистрируют воэника ющий при этом ток или зар д. Потенциал плоских зон определ ют как по- I тенциал по влени  или исчезновени  импульсов еар да или тока. ф-лы, 1 ил. 1 з.п. W

Description

«

СП

1U

Изобретение относитс  к исследованию или анализу материалов с помощью электрохимических средств путем определени  электрохимических параметров f а именно к способам изменени  потенциалов плоских зон полупроводниковых электродов в растворах электролитов, и может найти применение при создании фотозлектрохимиче ских преобразователей солнечной энергии и электрохимических производств, использукщих полупроводниковые электроды .

Цель изобретени  повышение эк- спрессности и упрощение способа при одновременном повышении точности измерений за счет устранени  вли ни  поверхностных процессов,

На чертеже показана схема измерительной установки дл  измерени  потенциалов плоских зон полупроводникового , электрода в растворах электроли тов.

Установка содерзкит импульсный ультрафиолетовый лазер 1 на молекул рном азоте, измерительную электрохимическую  чейку 2 с плоским кварцевым окном, полупроводниковым электродом 3, платиновым электродом 4 и электродом 5 сравнени , относительно которого измер етс  потенциал полупроводникового электрода (например, насьщенный каломельный электрод), широкополосный усилитель б, задатчик 7 потенциала (состо вший из источника питани  и переменного потенциометра) осциллограф 8 и вольтметр 9,

Способ измерени  потенциала плоских зон полупроводникового электрода

в растворе электролита реализуют еле- 40 литов предлагаемым способом нецеле- дующим образом.сообразно, поскольку, во-первых.

Пример 1.В электрохимичег уменьшаетс  точность измерений, св - скую  чейку 2 с полупроводниковым занна  с уменьшением числа квантов

5

0

циал полупроводникового электрода измен ют до по влени  или исчезновени  импульсного сигнала на экране осциллографа, зарегистрированный таким образом потенциал  вл етс  потен- щалом плоских зон полупроводникового электрода. Потенциал плоских зон полупроводникового электрода из рутила п-типа в 0,5 М растворе Na 80 составл ет -0,7+0,05 В относительно насыщенного каломел 1ьного электрода.

Пример 2,В услови х примера 1 поверхность полупроводникового . электрода из монокристйллического рутила (n-TiO) механически отполирована , тем самым созданы дополнительные поверхностные дефекты. Скорость поверхностной рекомбинации около 10 с1 Потелциал плоских зон составл ет ,08 В относительно насыщенного каломельного электрода (остальные операции те же).

Пример З.В услови х примера 1. в качестве полупроводникового электрода берут монокристаллический кремний р-типа (p-Si), а в качестве раствора электролита 0,1 М КОН (остальные операции те же). Потенциал плос- ких зон составл ет -0,3+0,03 В относительно насыщенного каломельного электрода.

Предлагаемым способом могут быть измерены потенциалы плоских зон различных полупроводниковых электродов 5 в различньп растворах электролитов

Использование длительностей импульсов света короче 10 с дл  измерени  потенциалов плоских зон полупроводниковых электродов в раствбрах электро5

0

электродом из восстановленного монокристалла рутила, платиновым пол ризующим электродом 4 и насьш1;енным каломельным электродом 5 сравнени  заливают 0,5 М раствор Na ,2.304 Вход широкополосного усилител  6 подключают к платиновому электроду, а выход - к осциллографу 8« Потенциал полуйроводникового электрода устанавливают задатчиком 7 и измер ют вольтметром 9 относительно насьш1енного каломельного электрода сравнени . Лазерное излучение ослабл ют и фокусируют на полупроводниковый электрод, при этом на экране осциллографа регистрируют импульсный сигнал. Потенсвета в импульсе и дл  поддержани  которой необходимо примен ть большую интенсивность света, что приводит к нежелательным нелинейным оптическим эффектам (оптический пробой, генераци  второй гармоники, многофотонна  ионизаци ), искажающим измерени ;

во-вторых, дл  получени  таких сверхкоротких импульсов требуютс  специальные методы генерации, что существенно усложн ет процесс измерени .

При длительности импульсов света, превышак цих 10 с, требуютс  дополнительные исследовани  по скорост м поверхностных рекомбинационных процессов на границе полупроводник

электролит, чтобы обеспечить приво димую точность измерений.

Характерные времена поверхностных процессов на границе полупроводник - электролит не короче си исполь зование импульсов света в указанном интервале ( - 1.0 с) обеспечивают указанную точность измерений потенциалов плоских зон полупроводниковых электродов в растворах электролитов без предварительного изучени  поверхностных процессов. . Определение потенщ1ала плоских зо как потенциала по влени  или исчезно вени  импульсов тока или зар да позвол ет повысить экспрессность измерени  и упростить спосЬб.

При падении потенциала внутри полупроводника создаваемые импульсом света неравновесные носители тока эффективно раздел ютс  в электрическом поле, создава  импульс тока или зар да. Если поле в полупроводнике равно нулю, что соответствует потен

циалу плоских зон, разделение зар дов не происходит и амплитуда импульсов зар да или тока равна нулю.

Если .посто нна  времени измерительной цепи больше длительности импульса света, регистрируют сигнал, : прЬпорциональный генерируемому зар ду, т.е. интеграпу от фототека по времени . В противоположном случае измер ют

0

.

0

5

0

сигнал, пропорциональный импульсному току. Регистраци  импульсного тока или зар ду, не требует специального подбора посто нной времени измерительной цепи, учета емкости полупроводни-: кового электрода и условий измерени .

Claims (1)

1.Способ измерени  потенциала плос ких зон полупроводникового электрода в растворе электролита, заключающийс  в измерении потенциала полупроводникового электрода при импульсном-осве- щении границы раздела полупроводник - электролит, отличающи. йс  тем, что, с целью повьппени  экспрес- сности и упрощени  способа путем устранени  вли ни  поверхностных процессов , измер ют импульсы тока или зар да на электроде, фиксируют потенциал элeктpo Q a, при котором возникают или исчезают импульсы тока или зар да, по которому определ ют.потенциал плоских зон. -V

2, Способ ПОП.1, отличающийс  тем, что, с целью повьше- ни  точности измерений путем дополнительного устранени  вли ни  поверхностных процессов на измерени , освещение осуществл ют лазером, длительность импульса света которого составл ет 10 -10 с.