главная > справочник > химическая энциклопедия:

ЭЛЕКТРОХИМИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

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. раствор 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/см², емкость металлич. электродов - десятки мкФ/см².

Скорость электрохим. реакций пропорциональна концентрации подвижных зарядов на пов-сти электрода. Вследствие низкой их концентрации в полупроводнике токи обмена электрохим. реакций малы, эти реакции обычно необратимы. В реакциях участвуют как электроны проводимости (катодные процессы), так и дырки (напр., в реакциях 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, например при выделении Н₂ из водных р-ров на Ge p-типа). Для полупроводниковых электродов характерна фоточувствительность (см. Фотоэлектрохимия), причем освещение ускоряет преим. анодную реакцию на полупроводнике n-типа и катодную - на полупроводнике p-типа. Возникновение неравновесных носителей тока -электронов и дырок в полупроводнике в ходе некоторых электрохим. реакций 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 электрохимия полупроводников 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.