Навигация
Константи квазіхімічних реакцій утворення власних атомних
29313
знаков
34
таблицы
36
изображений
2 Константи квазіхімічних реакцій утворення власних атомних
дефектів Френкеля у кристалах PbS
2.1 Експеримент
Вихідний сульфід свинцю синтезували сплавленням свинцю (С–000) і сірки (В-5) у вакуумованих кварцових ампулах. Термічний відпал синтезованих кристалів у парах сірки проводився за загальновідомою методикою двотемпературного відпалу, при якому в один кінець кварцової ампули поміщали розплавлені сірку, а в інший – кристали PbS. Парціальний тиск пари сірки задавався температурою його нагріву в одній зоні ампули. Температуру відпалу кристалів PbS задавали іншою зоною. Після відпалу ампули із зразками швидко загартовували у крижаній воді.
Концентрацію носіїв струму в таких зразках визначали на основі холлівських вимірювань при 300 К. Експериментальні результати залежності концентрації носіїв струму у відпалених кристалах PbS від парціального тиску при різних температурах відпалу зображено на рис.2.1[2].
Рис.2.1. Експериментальні ізотерми концентрації носіїв струму кристалів PbS від парціального тиску сірки при різних температурах відпалів [2].
2.2. Квазіхімічний аналіз
Рівноважний стан власних атомних дефектів кристалів PbS при їх термодинамічному відпалі у парі сірки можна описати системою кристалохімічних рівнянь (див. табл.). Тут: S – тверда фаза; V – пара; 
, 
– атоми у вузлі;
– міжвузловий атоми; 
– вакансії; е – електрони, h – дірки; +, – – знак заряду.
У запропонованій моделі (табл.): реакція І відображає утворення пари Френкеля у металевій підґратці; ІІ – перехід сірки з пари в кристал; IІІ – ІV – реакції іонізації утворених дефектів; V – реакція виникнення власної провідності та VI – рівняння електронейтральності у випадку утворення однозарядних дефектів у катіонній підгратці.
Дана система рівнянь дозволяє розрахувати концентрацію дефектів (міжвузлових атомів свинцю 
, вакансій свинцю 
) чи концентрацію носіїв струму n(p), якщо відомі константи Kа, Kb, Ki, КF, 
.
|
| (2.1) |
|
| (2.2) |
|
| (2.3) |
,
,
.Якщо ж відома з експерименту концентрація носіїв струму, то можна визначити константи рівноваги реакцій утворення власних атомних дефектів.
Таблиця 2.1
Реакції та константи рівноваги К=К0 exp (–DH/kT) утворення атомних дефектів Френкеля у кристалах PbS
| № | Реакція | Константа рівноваги | К0, | DH, еВ |
| I |
|
|
| 1.73 |
| II |
|
|
| 0.2 |
| III |
|
|
| 0.01 |
| IV |
|
|
| 0.01 |
| V |
|
|
| 0.61 |
| VI |
| |||
Для визначення констант рівноваги реакцій (ІІI – V) скористалися зонною теорією для невироджених напівпровідників. Константи рівноваги реакцій іонізації дефектів визначали згідно [3] за формулами:
|
| (2.4) |
|
| (2.5) |
,
,де Еd, Ea - енергії іонізації донорних і акцепторних точкових дефектів, які близькі до нуля (0,01 еВ). Густини станів в дозволених зонах Nc i Nv можна розрахувати за формулами :
|
| (2.6) |
|
| (2.7) |
,
.Тут 
.
де K=12, mc(0) - маса електрона в зоні провідності, mv(0) - маса дірки в валентній зоні, m0 - маса вільного електрона, Eg - ширина забороненої зони [4]:
|
| (2.8) |
.Константа рівноваги власної провідності дорівнює [3]:
|
| (2.9) |
.Значення КF, 
знайшли, апроксимуючи експериментальні залежності концентрації носіїв струму від тиску сірки (рис.1) виразом (3). Одержані значення знайдених констант наведено у таблиці. Використовуючи знайдені константи, побудували залежності концентрації дефектів (міжвузлових атомів свинцю 
вакансій свинцю 
) та концентрації носіїв струму n(p) від температури відпалу та парціального тиску пари сірки, які зображено на рис.2.2-5.2
Рис.2.3. Залежність розрахованих значень концентрації носіїв струму (1–n(p)), міжвузлових атомів свинцю (2–
) та вакансій свинцю (3-
) в кристалах PbS від температури відпалу (
Па).
Похожие работы
... заряджені дефекти впливають також на матричні елементи для переходів між нелокалізованими станами поблизу країв рухливості, створюючи флуктуації потенціалу. РОЗДІЛ 2 ФОТОІНДУКОВАНІ ЗМІНИ ОПТИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ТОНКИХ ШАРІВ НЕКРИСТАЛІЧНИХ ХАЛЬКОГЕНІДІВ 2.1. Структурні одиниці та фізико-хіміні особливості некристалічних халькогенідів Структура склоподібних і аморфних халькогенідів може бути ...
... шаром гасу чи вазелинового масла. При внесенні у вогонь деякі лужноземельні метали дають характерне забарвлення: кальцій - темно-оранжеве, барій та радій - темно-червоне, стронцій - блідо-зелене. 2.2.3 Хімічні властивості Метали ІІА-підгрупи мають загальну електронну формулу зовнішнього енергетичного рівня ns2, на попередньому електронному шарі містять по всім електронів, а атом берилію - ті ...
... відповідності із структурними характеристиками, гратки- "господарі" схематично можна розділити на три різні групи одновимірні, що містять структурні елементи ланцюгового типу; двовимірні, утворені структурними елементами шаруватої матриці(гостьові позиції знаходяться в енергетичній щілині ван-дер-ваальса, розташованій між сусідніми шарами); тривимірні - 3^, з сотовою матрицею. У випадку одно - і ...
0 комментариев