Hĩa học của quá trình hình thành GaP xốp

Một phần của tài liệu Nghiên cứu chế tạo và một số cơ chế kích thích và chuyển hoá năng lượng trong vật liệu bán dẫn hợp chất III p cấu trúc nano (Trang 38 - 40)

Để tạo ra GaP xốp, dịng điện ở phía GaP cần phải mang các lỗ trống đến biên phân cách giữa GaP và dung dịch điện hĩa, khi đĩ chúng được tiêm vào theo chiều từ phiến GaP đến bề mặt tiếp giáp. Mật độ dịng cần phải được giữ giữa giá trị 0 và giá trị ngưỡng đánh bĩng điện cực như đã được chỉ ra trong Hình 2.3. Phản ứng hĩa học về quá trình hịa tan của GaP trên biên phân cách giữa GaP và dung dịch điện hĩa cần cĩ sự tham gia của lỗ trống. Quá trình tạo GaP xốp bằng ăn mịn điện hố phiến GaP trong dung dịch điện hố được biểu diễn bởi phương trình sau [100]:

(GaP)n + 6h+ → (GaP)n-1 + Ga(III) + P(III) (2.3) Khi đặt thế thích hợp cho quá trình ăn mịn (vùng II trên Hình 2.3) vào hệ điện hố, thế điện hố của điện cực giảm, làm cho vùng dẫn và vùng hố trị phía biên phân cách GaP/dung dịch điện hố bị uốn cong như được thể hiện trên Hình 2.7. Vùng bị uốn cong đĩ được gọi là vùng nghèo (depletion layer) và chiều dài của vùng này là Ldepđược xác định bởi cơng thức:

 

(2.4) Trong đĩ ε =11 là hằng số điện mơi của GaP, εo là hằng số điện mơi trong chân khơng, e là điện tích của điện tử, N là mật độđơno, Vfb là thế vùng năng lượng phẳng hay là thế mà tại đĩ các vùng năng lượng khơng bị uốn cong. Trường hợp điện cực là chất bán dẫn, thế này phụ thuộc mạnh vào dung dịch điện hố. Ví dụ như dung dịch điện hố là dung dịch H2SO4 0,5M thì Vfb = - 1,2V.

Khi điện thế trên anốt đủ lớn, điện tử cĩ thể xuyên hầm từ vùng hố trị lên vùng dẫn và tạo các lỗ trống trong vùng hố trị. Quá trình này xảy ra giống như hiện tượng đánh thủng. Các lỗ trống được tạo ra tại biên phân cách GaP/

 

Hình 2.7. Biên phân cách giữa GaP và dung dịch điện hố tại thế lớn hơn thế đánh thủng. Các điện tử trong vùng suy giảm chuyển từ vùng hố trị lên vùng dẫn. Các lỗ trống tại biên phân cách tham gia vào quá trình hồ tan GaP [100]

dung dịch điện hố tham gia vào quá trình ăn mịn để tạo GaP xốp theo phương trình (2.3).

Một phần của tài liệu Nghiên cứu chế tạo và một số cơ chế kích thích và chuyển hoá năng lượng trong vật liệu bán dẫn hợp chất III p cấu trúc nano (Trang 38 - 40)