Зависимость количества адсорбированных молекул от температуры.
Ударяясь о поверхность твердого тела молекулы газа адсорбируются. Время адсорбции или пребывания молекул в адсорбированном состоянии зависит от теплоты адсорбции и описывается уравнением Френкеля ta t0 exp Qa RT 7 Где t0 -минимальное время пребывания молекулы в адсорбированном состоянии. По порядку величины t0 соответствует значению 10-13 с. Qa -теплота адсорбции, рассчитанная на моль газа. Основные составляющие воздуха имеют теплоты адсорбции на различных поверхностях в пределах от 10 до 20 кДж кмоль.
Время их адсорбции при комнатной температуре составляет порядка 10-10 с Для нахождения зависимости количества адсорбированных молекул от температуры воспользуемся условием постоянства степени покрытия отношения площади адсорбированных молекул к площади поверхности адсорбирующего тела . 8 Условие адсорбционного равновесия на поверхности заключается в равенстве скоростей испарения и конденсации молекул. Величина aм количество молекул, необходимое для образования монослоя на поверхности твердого тела. 9 Где Q степень покрытия поверхности.
Из последнего уравнения следует. Q m n 10 Величина n определяется как скорость испарения газа с поверхности, покрытой мономолекулярным слоем. n aм ta 11 Значение m определяется как количество ударившихся о поверхность молекул, помноженное на вероятность поглощения молекулы газа на поверхности 12 Подставляя 12 и 11 в 10 и учитывая выражение для ta имеем 13 Подставляя в 13 выражение для n P kT получаем окончательное выражение 14 Для определения количества примесных носителей заряда в полупроводниковой пленке, адсорбировавшей примесь необходимо подставить в 3 и 4 выражения для количества атомов примесей, полученные из 14 Предполагая независимость f от температуры получаем.
Nd Q S0 15 В последнем выражении A P, S0 независящая от температуры и свойств полупроводника константа. Na -постоянная Авогадро. Из последнего выражения видно, что на количество электронов в зоне проводимости оказывают влияние два конкурирующих процесса - выброс электронов в зону проводимости, увеличивающийся с ростом температуры, и уменьшение количества примесных уровней с ростом температуры. В приложении приведены графики зависимости 15 как функции температуры для различных значений параметра Ed-F .