Материаловедение в микроэлектронике
Внимание! эта страница распознана автоматически, поэтому мы не гарантируем, что она не содержит ошибок. Для того, чтобы увидеть оригинал, Вам необходимо
Если Вы являетесь автором данной книги и её распространение ущемляет Ваши авторские права или если Вы хотите внести изменения в данный документ или опубликовать новую книгу свяжитесь с нами по по .
Страницы: 1 2 3... 30 31 32 33 34 35 36... 140 141 142
|
|
|
|
Гни основного состояния за счет обменного взаимодействия между' ls-электроном водорода и электронами металла. Результирующее состояние имеет минимальную энергию "а определенном расстоянии От поверхности металла. Над поверхностью никеля и меди, например. ls-атом водорода расположен на расстоянии 0,25 им и соответственно на расстоянии 0,1 нм от внешней границы двойного электрического слоя. Природа подобной связи аналогична ковалентной связи. Поэтому /--атом и должен находиться над атомом металла. Вклад ионного состояния (Ме+—Н-) обусловливает наличие некоторой поляризации: эффективный заряд водорода составляет около 0,02 единицы элементарного заряда. Вклад ионного состояния (Ме+—Н-) тем меньше, чем выше уровень Ферми, т. е. чем меньше работа выхода и выше удельная электронная теплоемкость металла. Например, для Ni значение энергии адсорбированного состояния меньше, чем для Pt, поскольку для этого металла электронная удельная теплоемкость выше, а работа выхода меньше, чем для платины. Два расположенных рядом /--атома отталкиваются, так как они взаимно ослабляют связи друг друга, если их эффективные сечення перекрываются, s-атом является растворенным в металле. Он диссоциирует на протон и электрон в зоне проводимости. Протон занимает равновесное положение в плоскости, параллельной границе двойного электрического слоя, расположенной на 0,05 нм под поверхностью кристалла. Наименьшую энергию s-атом имеет на дефектах решетки (ступеньках, изломах, вакансиях и т. д.). В этих положениях s-атомы поляризованы. Дипольный момент составляет около 0,06 дебая и связан с выравниванием выступающего электронного облака (пунктирная линия на рис. 2-11). Атомы водорода в s-состоя-ниях не связаны с фиксированным атомами в решетке кристалла. Локализация s-атома возможна лишь вблизи дефектов в связи с наличием там активных центров адсорбции типа s с иизкой энергией связи. Степень покрытия поверхности 9 металла при равновесии адсорбированных атомов с газообразным водородом зависит от дифференциальных теплот адсорбции и парциальной молярной энтропии г и s-атомов. При перекрывании эффективных сечений г-атомов они отталкиваются сильнее, чем свободные атомы водорода [1]. Отталкивание между /--атомами также сильнее, чем между двумя s-атома-мн или г н s-атомами [2]. Энергия обоих типов адсорбированных атомов уменьшается при переходе от поверхностей одного и того же металлического кристалла с высокой ретикулярной плотностью к поверхностям с низкой плотностью. Для N1, например, энергия г и s-атомов минимальна на плоскости (110) и максимальна на плоскости (111). Поскольку наличие дефектов на поверхности, в том числе изломов и ступеней, снижает энергию адсорбции s-атомов на этих дефектах, на атомарно-шероховатых плоскостях плотность центров адсорбции s-типа должна существенно возрастать. Из-за различных позиций (/--атомы над узлами, а s-атомы в междуузлиях) отталкиванием г и s-атомов прн изучении степени покрытия можно пренебречь. На рис. 2-12 представлена экспериментальная зависимость теплоты адсорбции водорода на пленках Ni, конденсированных в высоком вакууме [9]. В соответствии с представлениями [2] аномально-высокая теплота адсорбции объясняется адсорбцией на активных центрах s-типа вблизи различных дефектов. Качественное соответствие экспериментальной кривой с теорией [2] в области 6 = 0)1-г-0,8 истолковывается в терминах адсорбции двух типов: г и s-атомов. Теоретическое объяснение зависимости теплоты адсорбции от степени покрытия исходит из учета отталкивания между г-адатома-ми. Существенное значение придается также факту возрастания вклада 5-адатомов при больших значениях 0. Атомарный водород интенсивно адсорбируется также на поверхности элементарных полупроводников. Одной из возможных форм адсорбции является погружение малых по размерам атомов водорода под поверхность кристалла. Для молекулярного водорода характерно ничтожно малое (примерно Ю-4 монослоя) покрытие поверхности даже при 100°С. Многие сложные полярные молекулы, содержащие радикалы с концевым атомом водорода, также хорошо адсорбируются на германии. К таким веществам относятся вода, СН3ОН; (СН3)20, СН3СООН и др. Общая структурная особенность таких соединений состоит в наличии у них конфигураций, при которых атом водорода может находиться в непосредственном контакте с поверхностью германия. Предполагается, что другие сложные соединения типа N2, СО, С02, СН4, ССЦ, СН3С1, (С2Н5)20, СбНб на поверхности Се в заметных количествах не адсорбируются потому, что они либо не содержат атомов водорода, либо последние не образуют сильной полярной связи в молекуле. о 0,2 0,4 0,6 Степень покрытия в 0,8 Рис. 2-12. Зависимость теплоты адсорбции водорода на никеле от степени покрытия подложки водородом. Элементарные поверхностные комплексы. Данные по адсорбции водорода указывают, что г и я-атомы являются двумя простейшими поверхностными комплексами. Эти элементарные комплексы играют, по-видимому, существенную роль не только при адсорбции атомарного водорода, но и во всех других случаях, когда адсорбент содержит водородные атомы: последнее относится, например, к адсорбции и каталитическим реакциям на металлической поверхности молекул водорода. Известно, что если в газовой среде над платиной первоначально содержатся равные количества Н2 и В2 (при общем давлении 105 Па), то через некоторое время газообразная смесь будет иметь состав: 26,5% Н2, 46,3% НО и 27,1% 02. Это свидетельствует об интенсивных реакциях разложения на атомарный водород и дейтерий: Нг—-:—н2Н; В2—*20 и реакциях соединения: Н+0=НО, 2Н—-Н2 и 20—"-02. Спектры ИК поглощения в области 6—8 мкм указывают, что на поверхности атомарный водород и дейтерий существуют в виде г и .9-атомов.
Карта
|
|
|
|
|
|
|
|
Страницы: 1 2 3... 30 31 32 33 34 35 36... 140 141 142
Внимание! эта страница распознана автоматически, поэтому мы не гарантируем, что она не содержит ошибок. Для того, чтобы увидеть оригинал, Вам необходимо скачать книгу |
