ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.06.2024
Просмотров: 107
Скачиваний: 1
Следует отметить, что все эксперименты, в которых была обнаружена .проводимость н-тппа, были выполнены на гексагональном, пурпурном KiSb. Кубическая моди фикация была исследована только Соммеїром и Маккеролом [Л. 140], которые нашли, что этот материал об ладает проводимостью р-типа, связанной, по-видимому, •с избытком сурьмы.
|
Фотопроводимость KaSb. Известна единственная рабо |
||||||||||||
та |
Спайсера |
[Л. 127] по |
измерению |
фотопроводимости |
|||||||||
|
|
Т |
1 |
Г |
КзЗЬ, |
выполненная |
с |
целью |
|||||
|
|
определения |
|
ширины |
|
запре |
|||||||
|
|
|
|
|
щенной |
зоны |
материала. |
||||||
|
|
|
|
|
Предполагая, |
что |
длинновол |
||||||
|
|
|
|
|
новая |
граница |
поглощения со |
||||||
|
|
|
|
|
ответствует |
точке |
на |
спек |
|||||
|
|
|
|
|
тральной |
характеристике, |
где |
||||||
|
|
|
|
|
начинается |
экспоненциальный |
|||||||
|
|
|
|
|
спад |
фотопроводимости |
|
при |
|||||
|
|
|
|
|
уменьшении |
энергии |
фотонов. |
||||||
^ |
і |
и: |
і |
і—^-J |
Спайсер |
получил, что |
Eg |
при |
|||||
близительно |
|
равна |
|
1 |
эв |
||||||||
|
0,4 |
0,8 |
1,2 |
1,6 эв |
(рис. |
22). |
|
|
|
|
|
|
Оптические свойства KeSb. Поглощение света гексаго нальной модификацией Кз$Ь измерялось Спайсером [Л. 127],
Тафтом и Филиппом [Л. 96] и Маккеролом и Соммером [Л. 140]. Результаты этих работ хорошо со гласуются между собой. В качестве примера на рис. 23 приведена кривая, полученная Спайсером. Спектральная характеристика поглощения K3Sb в отличие от всех дру гих антимонидов щелочных металлов имеет резко выра женный минимум в видимой области спектра.
На рис. 24 приведены для сравнения спектральные характеристики поглощения гексагональной и кубиче ской модификаций K3Sb [Л. 140].
Интерпретация результатов измерений. По положению
порога фотопроводимости |
(рис. 22), |
качественно |
согла |
||
сующемуся |
с данными |
по оптическому |
поглощению |
||
(рис. 23 и 24), Спайсер |
[Л. 127] установил ширину за |
||||
прещенной |
зоны гексагонального |
КзЭЬ |
{Eg=\,\ |
эв). |
В отличие от его результатов по Cs3Sb Спайсеру не уда лось добиться совпадения теоретической характеристики фотоэмиссии с экспериментальной. Поэтому он не смог
получить точного значения порога фотоэмиссии, а следо вательно, и величины электронного сродства. По оценке
Спайсера, |
величина Еа |
лежит в пределах от 1,1 до 1,8 эв. |
||
На основании |
изучения энергетического распределения |
|||
фотоэлектронов |
Тафт |
и Фи |
||
липп [Л. 96] сделали |
вывод* |
|||
о том, что Еа |
превышает |
|||
0,6 эв. Это значение |
не про |
|||
тиворечит |
данным |
Спайсе |
||
ра, но не уменьшает |
неопре |
|||
деленности в отношении точ |
||||
ной величины |
электронного |
|||
сродства. |
|
|
|
|
Исследования кубическо го K3 Sb значительно менее полны, поскольку фотопро водимость этого материала никогда не изучалась, а из мерения фотоэмиссии небы ли выполнены в области до статочно длинных волн. Однако из рис. 24 можно ви деть, что порог оптического поглощения кубического ма териала сдвигается относи тельно порога гексагональ ной модификации примерно на 0,3 эв в сторону более ко ротких длин волн, что позво
ляет |
оценить |
ширину |
запре |
щенной зоны этого материа |
|||
ла. |
Согласно |
этой |
оценке |
£g«*I,4 эв. Отсутствие дан |
ных по фотоэмиссии в длин новолновой области спектра затрудняет определение по рога фотоэффекта, хотя из рис. 21 видно, что порог ле жит в более длинноволновой области по сравнению с гек
сагональной |
модификацией |
|
(величина |
сдвига равна при |
|
мерно 0,4 |
эв). |
Абсолютная |
величина |
суммы (Eg + Ea) |
Рис. 23. Зависимость оптиче ского поглощения K3SD (гекса гонального) от энергии фото нов і[Л. 127].
•6 эв
Рис. 24. Сравнение оптическо го поглощения в гексагональ ном н кубическом KsSb {Л. 140J.
равна приблизительно 2,3 эв, что соответствует значению
электронного |
сродства £ а ~ 0 , 9 эв. |
Трудность |
установления четко определенного и вос |
производимого порога фотоэмиссин для гексагональной
модификации K3Sb связывается |
Спайсером [Л. 127] с раз |
|||
личием |
стехиометрического избытка щелочного |
металла |
||
в разных образцах. Предполагается, что K3Sb |
обладает |
|||
проводимостью /г-тапа благодаря избытку |
К и что хими |
|||
ческое |
равновесие материала |
не очень |
чувствительно |
к малым изменениям количества избыточного К- В под тверждение этой интерпретации Спайсер отмечал значи тельное расширение длинноволновой области чувстви тельности в K3Sb фотокатодах, которые содержали спе циально увеличенный избыток калия. Если флуктуации порога фотоэффекта происходят благодаря избытку К, кубический материал, который обладает проводимостью р-типа и имеет стехиометрический недостаток К, должен иметь более стабильную длинноволновую границу по добно Cs3Sb. Из кривых, приведенных на рис. 21, мы действительно можем сделать такой вывод. Однако фотоэмиссионные исследования кубического K3Sb должны быть расширены в спектральную область более низкого квантового выхода для того, чтобы предполагаемую раз ницу между кубическим и гексагональным K3Sb можно было считать доказанной.
|
На основании измерений распределения фотоэлектро |
|||
нов |
по энергиям |
для гексагонального |
K3Sb |
Спайсер |
[Л. |
105] и Тафт и Филипп {Л. 96] сделали |
вывод, что по |
||
рог |
генерации |
электронно-дырочных |
пар |
достигает |
в этом материале 3,7 эв. Это примерно па 2,6 эв больше, чем энергия, соответствующая ширине запрещенной зо ны, при которой генерация пар становится энергетически возможной. Аналогично тому, как низкий порог генера ции пар в Cs3Sb объяснялся нарушением упорядоченно сти кристаллической решетки этого материала, высокий порог в K3Sb связывается с высокой степенью упорядо ченности кристаллической решетки K3 Sb. Детали этой проблемы рассмотрены в работах Спайсера и Тафта и Филиппа, а также имеющейся в этих работах библио графии. В связи с этим вопросом значительный ин терес представляют измерения энергетического рас пределения фотоэлектронов из кубического K3 Sb, однако описание таких измерений в научной литературе пока отсутствует.
5-2. СУРЬМЯНО-РУБИДИЕВЫЙ ФОТОКАТОД
Аналогично Cs3Sb и K3Sb максимальная фоточувст вительность Rb-Sb соединений соответствует соединению состава Rb3Sb (Соммер [Л. 72]). Квантовый выход и длинноволновый порог фотоэмиссии Rb3Sb в соответст
вии с .положением |
Rb в Периодической системе ближе |
к соответствующим |
величинам для Cs3Sb, чем для дру |
гих антимонндов щелочных металлов, по недостаточно
высоки |
|
для |
практического |
|
|
|
|
|
|
|||
использования этого фотока |
|
|
|
|
|
|
||||||
тода. |
Исследования, |
посвя |
|
|
|
|
|
|
||||
щенные |
этому |
материалу, |
|
|
|
|
|
|
||||
интересны |
прежде всего по |
|
|
|
|
|
|
|||||
тому, что они подтверждают |
|
|
|
|
|
|
||||||
тот факт, |
что большинство |
|
|
|
|
|
|
|||||
свойств Rb3Sb являются про |
|
|
|
|
|
|
||||||
межуточными |
между |
свой |
|
|
|
|
|
|
||||
ствами |
|
соединений Cs и К |
|
|
|
|
|
|
||||
с сурьмой, как и следовало |
|
|
|
|
|
|
||||||
ожидать, исходя |
из положе |
|
|
|
|
|
|
|||||
ния Rb между Cs и К в Пе |
|
|
|
|
|
|
||||||
риодической |
системе. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Исследования |
кристал |
|
|
|
|
|
|
|||||
лической структуры, а также |
Рис. 25. |
Спектральная |
харак |
|||||||||
фотоэмиссиониых |
и электри |
|||||||||||
ческих |
свойств показывают, |
теристика |
квантового |
|
выхода |
|||||||
фотоэмиссии из Rb3Sb фотока |
||||||||||||
что Rb3Sb встречается |
как в |
тода. |
Сплошная |
линия |
соот |
|||||||
кубической, так и в гексаго |
ветствует |
измерению |
при ком |
|||||||||
нальной |
модификациях, при |
натной |
температуре, |
крестики |
||||||||
чем иногда обе модификации |
относятся |
к 77 °К, |
пунктирная |
|||||||||
линия — теоретическая |
кри |
|||||||||||
присутствуют |
вместе. |
Такое |
|
вая [Л. 127]. - |
|
|||||||
поведение |
Rb3Sb |
также |
являются |
промежуточными |
||||||||
указывает, |
что его свойства |
между Cs3Sb, который известен только в кубической фор ме, и K3Sb, который более стабилен в гексагональной, чем в кубической, модификации. В то время как Журав лев и др. [Л. 141] нашли, что Rb3Sb в виде порошка об ладает гексагональной структурой, Чикава и др.[Л. 1I9J получили, что во время обычного процесса образования фотокатода сначала формируется кубический материал, который при дальнейшей обработке в парах,Rb частично, но не полностью превращается в гексагональную моди фикацию. Имамура [Л. 118] полагает, что Rb3Sb кубиче ской модификации был исследован в его ранней работе
[Л. 117], в которой по знаку Термо-э. д. с. было опреде лено, что материал обладает проводимостью />типа.
Фотоэмиссия, оптическое .поглощение и фотопроводи мость P\b3Sb были измерены Спансером [Л. 127]. Ему удалось добиться совпадения теоретической кривой с экс периментальной характеристикой квантового выхода фо-
тоэмпссии |
(рис. 25). Спайсер |
получил |
значения 1,0 и |
1,2 эв для ширины запрещенной |
зоны Eg |
и электронного |
|
сродства Еа |
соответственно. |
электронов по энергиям |
|
Из измерений распределения |
Спайсер |[Л. 105] нашел, что порог генерации пар состав ляет 3 эв, т. е. в 3 раза превышает ширину запрещенной зоны. Он приписал эту величину гексагональному Rb3Sb с упорядоченной кристаллической структурой, хотя при сутствие в его экспериментах кубического материала, повидимому, не исключалось.
5-3. СУРЬМЯНО-НАТРИЕВЫЙ ФОТОКАТОД
Экспериментальные исследования Na3Sb позволяют сделать общий вывод о том, что свойства антимонидов щелочных металлов систематически изменяются в зави симости от положения щелочного металла в Периодиче ской системе; например, Cs3Sb известен только в куби ческой форме, Rb3Sb более стабилен в кубической, чем в гексагональной, форме, K3Sb более стабилен в гексаго
нальной форме, чем в куби ческой, и, наконец, Na3Sb наблюдался только в гекса гональной форме. Кристал лическая структура массив ного Na3Sb была установле на Брауэром и Зинтлем [Л. 141]; аналогичную гекса гональную структуру нашли Чикава и др. (Л. 119] у пле ночных фотокатодов, полу ченных испарением.
Рис. 26. Спектральная харак теристика квантового выхода Na3 Sb {Л. 127].
Соммер [Л. 124] указал, что Na3Sb обладает проводи мостью /г-типа. Этот резуль тат был подтвержден в рабо те Имамуры [Л. 117] по из мерению знака термо-э. д. с.