WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

ка (рис. 5) и определенная экспериментально (рис. 2) При приложении внешнего давления (P) к локальхорошо совпадают. Следует также отметить, что форной области образца в нем возникает неоднородная ма модельного сигнала деформационного тока хорошо упругая деформация и внутренние упругие напряжекоррелирует с экспериментально полученным откликом ния (P1) и (P2) на гетеропереходах. Для ячейки C– системы C–RbAg4I5–C на приложение и снятие давлеRbAg4I5–C (рис. 4) это эквивалентно включению в эту ния (рис. 2). Исследования модельного временного ячейку двух источников напряжения 1 = P1Va/e и отклика на гетеропереходе RbAg4I5–C показало, что 2 = P2Va/e на первом и втором гетеропереходная постоянная времени отклика (0) определяется емкосоответственно. Для описания возникающего при этом стью двойного заряженного слоя Cdl и сопротивленидемормационного тока рассмотрим эквивалентную элекем гетероперехода Rdl(0 RdlCdl). Сопоставление трическую схему ячейки C–RbAg4I5–C. Типичная схема экспериментально определенного времени релаксации ячейки C–RbAg4I5–C приведена на рис. 4, где Rdl — 9s (рис. 2) и рассчитанного времени релаксасопротивление гетероперехода, связанное с переносом ции RdlCdl позволяет получить оценку величиионов; Re — электронное сопротивление гетероперехода;

ны ионного сопротивления гетероперехода RbAg4I5–C Rad — сопротивление гетероперехода, связанное с выRdl 5 106 cm2.

ходом ионов из объема образца на поверхность; Cdl — Таким образом, модельные расчеты подтверждают емкость двойного слоя; Rv — внутреннее сопротивление развитые выше предположения о том, что возникнообразца; R0 — нагрузочное сопротивление на котором вение тока при упругой деформации локальной облапроизводится измерение деформационного тока (Ide f ).

сти суперионного проводника связано с нарушением Согласно данным работ многочисленных исследований, условий локального равновесия на гетеропереходах и величина емкости двойного заряженного слоя на гетес возникновением ионных токов, текущих через гетеропереходе суперионный проводник RbAg4I5–C значиропереходы.

тельно выше, чем на контакте полупроводник–электрод и равна Cdl 5-10 µF/cm2 [14,15]. Оценка величины электронного сопротивления гетероперехода была получена нами ранее [8] при изучении особенностей электронного транспорта в суперионных проводниках Re (1-5) 107/cm2. Для описания релаксационных процессов, происходящих на гетеропереходе, нахождения параметров деформационного тока, текущего при этом через нагрузочное сопротивление R0, и зависимости от времени зарядов q1 и q2 на емкостях, образованных двойными заряженными слоями Cdl, необходимо решить следующую систему дифференциальных уравнений первого порядка:

1 1 - 2 q1 q1 q1 qq1 = + - - - +, Re R0 CdlRdl CdlRe CdlR0 CdlR0 Рис. 5. Результаты расчета временного отклика деформа ционного тока на приложение и снятие давления в рамках 2 2 - 1 q2 q2 q2 qq2 = + - - - +. (7) эквивалентной электрической схемы ячейки C–RbAg4I5–C.

Re R0 CdlRdl CdlRe CdlR0 CdlR4 Физика твердого тела, 1999, том 41, вып. 1770 С.И. Бредихин, М.В. Богатыренко 3. Фотоиндуцированные токи температурные характеристики [3,16]. При комнатной температуре (300 K) в спектре фототока присутствуют в суперионных кристаллах основные полосы с максимумами 2.85, 2.64 и 2.35 eV. Положения и полуширины полос в спектральных зависимоРанее нами было обнаружено, что освещение суперстях фотостимулированного тока хорошо коррелируют ионного кристалла RbAg4I5 приводит к возникновению с полосами поглощения, возникающими при фотостимуво внешней цепи тока [3,16]. Следует отметить, что лированном окрашивании [17] суперионных кристаллов фототок возникает в образце с симметричными графитоRbAg4I5 и полосами, наблюдаемыми в спектре тушения выми или серебряными контактами в отсутствие внешионной фотопроводимости [4].

него электрического поля, и необходимым условием Следует отметить важную особенность спектральных возникновения фототока является лишь несимметричное характеристик фотостимулированного тока в суперионосвещение образца. Исследования были выполнены на ных кристаллах RbAg4I5. Оказалось, что в спектрах кристаллических образцах RbAg4I5 длиной 6–7 mm и возбуждения фототока исходных образцов отсутствуют сечением 34mm2. Электроды наносились на торцевые грани, для их изготовления использовались мелкодис- практически все основные полосы (2.64 и 2.35 eV). Эти полосы появляются в спектре фотостимулированного персные порошки серебра или графита. Для освещения тока только после облучения исходного образца светом образца использовалась ксеноновая лампа ДКСШ-120 и с длиной волны в диапазоне от 420 до 450 nm. Таким монохроматор МДР-4 или He–Cd лазер ( = 4416 ).

Использование оптической системы позволяло фокуси- образом, как было показано ранее [17,4], эти полосы связаны с центрами окраски, возникающими при обратимом ровать лазерный луч в пятно размером 30 300 µm2.

изменении стехиометрии суперионных кристаллов по Ag Скорость сканирования луча вдоль поверхности образца мобильной подсистемы под действием света с длиной равнялась 1.4 µm/s. В процессе измерений образец волны в диапазоне от 420 до 450 nm.

находился в оптическом термостате.

Ранее [3,16] при обсуждении механизма возникновеВ результате проведенных исследований обнаружено, ния фотоиндуцированного тока мы предполагали, что что при освещении приконтактной области кристалла реализуется следующий процесс. Освещение локальной RbAg4I5 во внешней цепи возникает ток, направление области кристалла RbAg4I5 светом с энергией, соответкоторого соответствует переносу электронов в сторону освещаемого электрода. При мощности лазерного излу- ствующей возбуждению электронных центров, приводит к генерации неравновесных электронов в зоне провочения 2mW ( = 4416 ) величина тока во внешней димости. Мобильные катионы Ag+ в силу их большой цепи составляла 10-10 A. Оказалось, что величина фотостимулированного тока зависит от области освеще- концентрации в суперионной фазе экранируют электростатическое взаимодействие между ионизованными ценния в образце. При сканировании света от электрода по трами и электронами. Избыточная концентрация элекдлине образца интенсивность фототока уменьшается и тронов в освещенной области приводит к возникновению ток изменяет знак при переходе через середину образца.

диффузионных потоков электронов и ионов к контактам Для исследования такого рода зависимостей луч He–Cd в режиме амбиполярной диффузии. При этом предполалазера (h = 2.81 eV) фокусировался на поверхность галось, что физическая причина возникновения фотоинобразца в пятно размером 30 300 µm2. На рис. представлена типичная зависимость величины фотоинду- дуцированного тока аналогична причине возникновения вентильной фотоэдс при освещении p-n перехода, где цированного тока от расположения освещаемой области потенциальный барьер перехода разделяет потоки фотокристалла RbAg4I5 по длине образца в пределах между электронов и дырок, а в случае суперионного проводниграфитовыми электродами.

ка — потоки Ag+ катионов и электронов.

Для выяснения механизма возникновения фотостимуВ то же время полученные нами экспериментальлированного тока были изучены его спектральные и ные данные противоречат модели разделения потоков Ag+ катионов и электронов на границе суперионный приводник–электронный проводник. В первую очередь к таким данным относятся спектральные характеристики фотостимулированных токов. Так, в спектре фотостимулированного тока отсутствует полоса с максимумом в районе = 430 nm, вызывающая амбиполярную диффузию Ag+ катионов и электронов из освещаемой области образца к контактам. Вторым важным аргументом является то, что величина коэффициента амбиполярной диффузии Ag+ катионов и электронов в суперионных кристаллах RbAg4I5 мала (Damb 10-8 cm2/s) [1,2].

Поэтому при освещении области образца, отстоящей на Рис. 6. Типичная зависимость величины фотоиндуцированного расстояние L 1 mm от контакта, должна наблюдаться тока от расположения освещаемой области в образце RbAg4Iв пределах между графитовыми электродами. задержка между началом освещения и возникновением Физика твердого тела, 1999, том 41, вып. Влияние полей упругих напряжений на ионный перенос через гетеропереход суперионный кристалл... Lфототока порядка 106 s, связанная с временем модельного сигнала деформационного тока хорошо корDamb движения пакета носителей от области освещения до релирует с экспериментально измеренным откликом сиконтакта. В то же время нам не удалось наблюдать стемы C–RbAg4I5–C на приложение и снятие давления, а никакой задержки между началом освещения и возник- рассчитанная и измеренная экспериментально величины новением фотостимулированного тока в суперионных деформационного тока хорошо совпадают.

кристаллах RbAg4I5. Все это свидетельствует против Рассмотрено явление возникновения фотостимулиропривлечения механизма типа вентильной фотоэдс для ванных токов при освещении локальной области суобъяснения возникновения фототока в суперионных кри- перионного проводника. Установлено, что возникновесталлах RbAg4I5. ние фотостимулированных токов связано с созданием Для объяснения механизма возникновения фотото- в освещаемой области кристаллов RbAg4I5 долгоживущих центров, представляющих донорно-акцепторные ка обратимся к спектру фотостимулированного тока.

пары, в состав которых входят вакансии катиона серебра Как отмечалось выше, фотостимулированный ток не наблюдается в исходном образце и для его возникно- [V]- и дырочные центры. Показано, что поля упругих Ag+ вения необходима предварительная засветка кристал- напряжений, существующие вокруг таких комплексов, ответственны за нарушение условий равновесия на гетела RbAg4I5 светом с длиной волны в диапазоне от ропереходе и за возникновение ионного тока, текущего 420 до 450 nm, приводящим к возникновению центров окраски. Совпадение спектров поглощения фотоокра- через гетепереход. Установлено, что фотостимулированные токи возникают в результате изменения упругих шенных кристаллов RbAg4I5 [17] и спектров тушения ионной фотопроводимости [4] со спектрами фотостиму- напряжений Pelast в освещаемой области суперионного кристалла при внутрицентровом возбуждении комплеклированного тока свидетельствует о том, что процесс сов, созданных в результате предварительного освещевозникновения фотостимулированных токов связан с ния исследуемых образцов ( 430 nm).

внутрицентровым возбуждением комплексов, созданных Установлено, что механизмы фотоиндуцированного и в результате предварительного освещения исследуемых образцов ( 430 nm). Действительно, внутрицентро- деформационного токов аналогичны и связаны с изменением энергии мобильных катионов в области упругих вое возбуждение донорно-акцепторных пар, связанное напряжений, возникающих в образце как при его упругой с переносом заряда внутри комплекса, сопровождается деформации, так и при освещении локальной области.

релаксацией решетки и приводит к изменению полей упругих напряжений, существующих вокруг донорноакцепторных пар. Таким образом, при освещении локальСписок литературы ной области суперионных кристаллов RbAg4I5 светом с энергией, соответствующей внутрицентровому возбу[1] S. Bredikhin, T. Hattori, M. Ishigame. Phys. Rev. B50, ждению донорно-акцепторных пар, созданных в резуль(1994).

тате предварительного освещения исследуемых образцов [2] S. Bredikhin, T. Hattori, M. Ishigame. Solid State Ionics 67, ( 430 nm), происходит изменение полей упругих 311 (1994).

напряжений в освещаемой области кристалла. Следо- [3] А.В. Борис, С.И. Бредихин. Письма в ЖЭТФ 49, 89 (1989).

[4] М.В. Богатыренко, С.И. Бредихин. ЖЭТФ 112, 111 (1997).

вательно, возникновение фотостимулированных токов [5] B.B. Owencs, G.R. Argue. Science 157, 308 (1967).

связано с возникновением полей упругих напряжений [6] Ю.М. Гербштейн, Е.И. Никулин, Ф.А. Чудновский. ФТТ 25, в освещаемой области кристалла. Действительно, про1148 (1983).

веденные в настоящей работе исследования показали, [7] H. Jermain Creighton. Principles and Applications of что зависимость величины фотоиндуцированного тока Electrochemictry. Vol. 1. Principles. Wiley, N.Y. (1928).

от расположения освещаемой области и температурные [8] S.I. Bredikhin, V.N. Bondarev, A.V. Boris, P.V. Pikhitsa, характеристики фотостимулированных токов полностью W. Weppner. Solid State Ionics 81, 19 (1995).

аналогичны соответствующим характеристикам дефор[9] Ю.М. Гербштейн, С.Е. Никитин, Ф.А. Чудновский. ФТТ 25, мационных токов, возникающим при упругой деформа3559 (1983).

ции локальной области исследуемого образца RbAg4I5. [10] Ю.М. Гербштейн, В.П. Кузнецов, С.Е. Никитин. ФТТ 27, 2996 (1985).

Таким образом, в настоящей работе впервые обнару[11] В.Н. Загороднев, Н.В. Личкова. Изв. АН СССР. Неорган.

жено и изучено явление возникновения тока во внешматериалы 19, 1031 (1983).

ней цепи при упругой деформации локальной области [12] P.C. Allen, D. Lazarus. Phys. Rev. B17, 1913 (1978).

суперионного кристалла RbAg4I5. Установлено, что [13] G.A. Samara. Solid State Phys. 38, 1, 80 (1984).

упругая деформация локальной области и суперионного [14] Н.Г. Букун, А.Е. Укше. Электрохимия 29, 110 (1993).

кристалла приводит к нарушению условий локального [15] А.Е. Укше, С.А. Шерстнов. ФТТ 28, 2850, (1986).

равновесия в подсистеме мобильных Ag катионов на [16] А.В. Борис, С.И. Бредихин. ФТТ 34, 219 (1992).

гетеропереходе суперионный проводник–электрод и воз[17] N. Kovaleva, A. Boris, S. Bredikhin, T. Awano. Radiation никновению ионного тока, текущего через гетеропереEffects and Defects in Solids 134, 457 (1995).

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.