Способ измерения потенциала плоских зон полупроводникового электрода в растворе электролита

 

Изобретение относится к исследованию или анализу полупроводниковых материалов с помощью электрохимических средств путем определения потенциалов плоских зон полупроводников электродов в растворах электролитов. Цель изобретения - упрощение способа и повышение экспрессности измерений при одновременном повышении точности измерений за счет устранения влияния поверхностных процессов,В способе освещают электрод светом импульсного лазера с длительнрстью импульсов и регистрируют воэника ющий при этом ток или заряд. Потенциал плоских зон определяют как по- I тенциал появления или исчезновения импульсов еаряда или тока. ф-лы, 1 ил. 1 з.п. W

СО(ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

55 А1 (19) (И) (5D 4 С 01 Н 27 46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4143242/31-25 (22) 15.07.86 (46) 30.,10.88 Бюл. В 40 (71) Филиал Института энергетических проблем химической физики АН СССР (72), С.Д.Бабенко, В.А.Бендерский, Н.И.Гусейнов и А.Н.Рукин (53) 543.25(621.315.592:537, 312.53 (088.8) (56) Гуревич Ю.Я. и др. Фотоэлектрохимия полупроводников, М.: Наука.

1983.,с.87-.90.

М.А. Suttler. Photoelectrolysis

and Physica1 proporties of the semiconducting electrode M0, . — J.Appl.

Phys ° 1977> 48, )) 5, с. 1914-1920. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА

ПЛОСКИХ 30Н ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ЭЛЕКТРОДА В РАСТВОРЕ ЭЛЕКТРОЛИТА (57) Изобретение относится к исследованию или анализу полупроводниковых материалов с помощью электрохимических средств путем определения потенциалов плоских зон полупроводников электродов в растворах электролитов.

Цель изобретения - упрощение способа и повышение экспрессности измерений при одновременном повышении точности измерений sa счет устранения влияния поверхностных процессов.В способе освещают электрод светом импульсного лазера с длительностью импульсов

10 -- 10 с и регистрируют возникающий при этом ток или заряд. Потенциал плоских зон определяют как потенциал появления или .исчезновения импульсов заряда или тока. 1 з.п. ф"лы, 1 ил.

1434355

Изобретение относится к исследованию или анализу материалов с помощью электрохимических средств путем определения электрохимических параметров, а именно к способам изменения потенциалов плоских зон полупроводниковых электродов в растворах электролитов, и может найти применение при создании фатоэлектрохимиче" 10 ских преобразователей солнечной энергии и электрохимических производств, использующих полупроводниковые электроды.

Цель изобретения - повышение эк15 спрессности и упрощение способа при одновременном повышении точности измерений за счет устранения влияния поверхностных процессов.

На чертеже показана схема измерительной установки для измерения потенциалов плоских зон полупроводникового. электрода в растворах электролитов.

Установка .содержит импульсный ультрафиолетовый лазер 1 на молеку лярном азоте, измерительную электрохимическую ячейку 2 с плоским кварцевым окном, полупроводниковым электродом 3, платиновым электродом 4 и электродом 5 сравнения, относительно

ЗО которого измеряется потенциал полупроводникового электрода (например, насыщенный каломельный электрод), широкополосный усилитель б, задатчик 7 потенциала (состоящий из источника 35 питания и переменного потенциометра) осциллограф 8 и вольтметр 9.

Способ измерения потенциала .плоских зон полупроводникового электрода в растворе электролита реализуют сле- 40 дующим образом.

Пример 1. В электрохимиче скую ячейку 2 с полупроводниковым электродом иэ восстановленного монокристалла рутила, платиновым поляри- 45 эующим электродом 4 и насыщенным каломельным электродом 5 сравнения заливают 0,5 И раствор Na 80.1. Вход широкополосного усилителя 6 подключают к платиновому электроду„ а ры- 56 ход — к осциллографу 8. Потенциал .полупроводникового электрода устанавливают эадатчиком 7 и измеряют вольтметром 9 относительно насыщенного каломельного электрода сравнения. Ла- 55 зерное излучение ослабляют и фокуси-. руют на полупроводниковый электрод, при этом на экране осциллографа регистрируют импульсный сигнал. Потенциал полупроводникового электрода изменяют до появления или исчезновения импульсного сигнала на экране осциллографа, зарегистрированный таким образом потенциал является потенциалом плоских зон полупроводникового электрода. Потенциал плоских зон полупроводникового .электрода из рутила и-типа в 0,5 М растворе Na SO составляет -0 7+0,05 В относительно насыщенного каломельного электрода.

Пример 2. В условиях примера

1 .поверхность полупроводникового электрода из монокристаллического рутила (n-TiO) механически отполирована, тем самым созданы дополнительные поверхностные дефекты. Скорость поверхностной рекомбинации около 10 с.

Потенциал плоских зон составляет

-0, 7+0,08 В относительно насыщенного каломельного электрода (остальные операции те же).

Пример 3. В условиях примера

1 в. качестве полупроводникового электрода берут монокристаллический кремний р-типа (р-Si) а в .качестве раст.вора электролита 0,1. И KOH (остальные операции те же). Потенциал плоских зон составляет -0,3+0,03 В относительно насыщенного каломельного электрода.

Предлагаемым способом могут быть измерены потенциалы плоских зон раз" личных полупроводниковых электродов в различньж растворах электролитовi

Использование длительностей импульсов света короче 10 с для измерения потенциалов плоских зон полупроводни" ковых электродов s раствОрах электролитов предлагаемым способом нецелесообразно, поскольку, во-первых, уменьшается точность измерений, связанная с уменьшением числа квантов света в импульсе и для поддержания .которой необходимо применять большую интенсивность света, что приводит к нежелательным нелинейным оптическим эффектам (оптический пробой, генерация второй гармоники, многофотонная ионизация), искажающим измерения; во-вторых, для получения таких сверх" коротких импульсов требуются специальные методы генерации, что сущест= венно усложняет процесс измерения.

При длительности импульсов света, превышакяцих fO c, требуются дополнительные исследования по скоростям поверхностных рекомбинационных процессов на границе полупроводник1434355

Формула изобретения

Составитель Е.Анисимов

Редактор А.Лежнина Техред М.Ходанич Корректор М Пожо

Заказ 5550/47 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 электролит, чтобы обеспечить приводимую точность измерений.

Характерные времена поверхностных процессов на границе полупроводник— электролит не короче 10 с и использование импульсов света в указанном интервале (10 - 1.0 7 с) обеспечивают указанную точность измерений .потенциалов плоских зон полупроводниковых электродов в растворах электролитов без предварительного изучения поверхностных процессов. . Определение потенциала плоских зон как .потенциала появления или исчезно-15 вения импульсов .тока или заряда позволяет повысить экспрессность измерения и упростить спосбб.

При падении .потенциала внутри полупроводника создаваемые импульсом света неравновесные носители тока эффективно разделяются в электрическом .поле, .создавая импульс тока или заряда. Если поле в полупроводнике равно нулю, что .соответствует потенциалу плоских ..зон, разделение зарядов не происходит и амплитуде импульсов заряда или .тока равна нулю.

Если, постоянная времени измерительной цепи больше длительности импульса света, регистрируют сигнал, пропорциональный генерируемому заряду, т.е. интегралу от .фотатока по времени, В противоположном случае измеряют сигнал, прогорциональный импульсному току. Регистрация импульсного тока или заряпа. не требует специального подбора постоянной времени измерительной цепи, учета емкости полупроводни-: кового электрода и условий измерения.

1,Способ измерения потенциала плоских эон полупроводникового электрода в растворе электролита, заключающийся в измерении потенциала полупроводникового электрода при импульсном осве-щении границы раздела полупроводникэлектролит, о т л и ч а ю щ и. и с я тем, что, с целью повышения экспрессности и упрощения способа путем уст- ранения влияния поверхностных процессов, измеряют импульсы тока или заряда на электроде, фиксируют потенциал электрода, при котором возникают или исчезают имнульсы тока или заряда, по которому определяют потенциал плоских зон.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше" ния точности измерений путем дополнительного устранения влияния поверхностных процессов на измерения, освещение осуществляют лазером, длительность импульса света которого составляет 10 -10 с.