Генерация хемо-ЭДС в наноразмерных структурах с p–n-переходами на основе SiC

Изучена генерация хемо-ЭДС в результате преобразования химической энергии, выделяющейся на поверхности полупроводниковых структур (наноразмерные p–n-переходы на основе SiC), в электрическую энергию. Преобразование энергии происходит за счет генерации электронно-дырочных пар в полупроводнике в экзот...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2013
Hauptverfasser:	Стыров, В.В., Симченко, С.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2013
Schriftenreihe:	Доповіді НАН України
Schlagworte:	Фізика
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85743
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Генерация хемо-ЭДС в наноразмерных структурах с p–n-переходами на основе SiC / В.В. Стыров, С.В. Симченко // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2013. — № 5. — С. 80–86. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-85743
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-857432025-02-23T20:04:03Z Генерация хемо-ЭДС в наноразмерных структурах с p–n-переходами на основе SiC Генерацiя хемо-ЕРС в нанорозмiрних структурах з p–n-переходами на основi SiC Generation of chemo-EMF in nanosized structures with p–n junctions based on SiC Стыров, В.В. Симченко, С.В. Фізика Изучена генерация хемо-ЭДС в результате преобразования химической энергии, выделяющейся на поверхности полупроводниковых структур (наноразмерные p–n-переходы на основе SiC), в электрическую энергию. Преобразование энергии происходит за счет генерации электронно-дырочных пар в полупроводнике в экзотермических химических актах (адсорбция и рекомбинация атомов H+H, H+O, O+O) и последующего разделения компонентов электронно-дырочных пар электрическим полем p–n-перехода. Лицевой p-слой структуры на основе SiC был нанометровой толщины (~30 нм). Хемо-ЭДС в разомкнутой цепи достигала 3 мВ, а хемоток короткого замыкания — 320 нА. Вивчено генерацiю хемо-ЕРС у результатi перетворення хiмiчної енергiї, яка видiляється на поверхнi напiвпровiдникових структур (нанорозмiрнi p–n-переходи на основi SiC), в електричну енергiю. Перетворення енергiї вiдбувається за рахунок генерацiї електронно-дiркових пар у напiвпровiднику в екзотермiчних хiмiчних актах (адсорбцiї та рекомбiнацiї атомiв H+H, H+O, O+O) i наступного роздiлення електронно-дiркових пар електричним полем p–n-переходу. Лицьовий р-шар структури на основi SiC був нанометрової товщини (~30 нм). Хемо-ЕРС у розiмкнутому колi досягала 3 мВ, а хемострум короткого замикання — 320 нА. Generation of chemo-EMF as a result of the chemical energy conversion deposited on the surface of a semiconductor structure (nanosized p–n junctions based on SiC) into electricity is studied. Energy transformation occurs due to the creation of electron-hole (e–h) pairs in a semiconductor in the course of chemical events (adsorption and recombination of atoms H + H, H + O, O + O) and the subsequent separation of the e–h pairs by the electric field of the junction. The face p-layer of the SiC structure was of a nanometer thickness (~30 nm). The chemo-EMF in the open circuit achieved 3 mV, and the short circuit chemocurrent — 320 nA. Авторы выражают благодарность проф. О.Т. Сергееву за предоставление образцов и фирме “Ингаз” за поставку особо чистых газов. 2013 Article Генерация хемо-ЭДС в наноразмерных структурах с p–n-переходами на основе SiC / В.В. Стыров, С.В. Симченко // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2013. — № 5. — С. 80–86. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85743 537.9 ru Доповіді НАН України application/pdf Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Фізика Фізика
spellingShingle	Фізика Фізика Стыров, В.В. Симченко, С.В. Генерация хемо-ЭДС в наноразмерных структурах с p–n-переходами на основе SiC Доповіді НАН України
description	Изучена генерация хемо-ЭДС в результате преобразования химической энергии, выделяющейся на поверхности полупроводниковых структур (наноразмерные p–n-переходы на основе SiC), в электрическую энергию. Преобразование энергии происходит за счет генерации электронно-дырочных пар в полупроводнике в экзотермических химических актах (адсорбция и рекомбинация атомов H+H, H+O, O+O) и последующего разделения компонентов электронно-дырочных пар электрическим полем p–n-перехода. Лицевой p-слой структуры на основе SiC был нанометровой толщины (~30 нм). Хемо-ЭДС в разомкнутой цепи достигала 3 мВ, а хемоток короткого замыкания — 320 нА.
format	Article
author	Стыров, В.В. Симченко, С.В.
author_facet	Стыров, В.В. Симченко, С.В.
author_sort	Стыров, В.В.
title	Генерация хемо-ЭДС в наноразмерных структурах с p–n-переходами на основе SiC
title_short	Генерация хемо-ЭДС в наноразмерных структурах с p–n-переходами на основе SiC
title_full	Генерация хемо-ЭДС в наноразмерных структурах с p–n-переходами на основе SiC
title_fullStr	Генерация хемо-ЭДС в наноразмерных структурах с p–n-переходами на основе SiC
title_full_unstemmed	Генерация хемо-ЭДС в наноразмерных структурах с p–n-переходами на основе SiC
title_sort	генерация хемо-эдс в наноразмерных структурах с p–n-переходами на основе sic
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2013
topic_facet	Фізика
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85743
citation_txt	Генерация хемо-ЭДС в наноразмерных структурах с p–n-переходами на основе SiC / В.В. Стыров, С.В. Симченко // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2013. — № 5. — С. 80–86. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
series	Доповіді НАН України
work_keys_str_mv	AT styrovvv generaciâhemoédsvnanorazmernyhstrukturahspnperehodaminaosnovesic AT simčenkosv generaciâhemoédsvnanorazmernyhstrukturahspnperehodaminaosnovesic AT styrovvv generaciâhemoersvnanorozmirnihstrukturahzpnperehodaminaosnovisic AT simčenkosv generaciâhemoersvnanorozmirnihstrukturahzpnperehodaminaosnovisic AT styrovvv generationofchemoemfinnanosizedstructureswithpnjunctionsbasedonsic AT simčenkosv generationofchemoemfinnanosizedstructureswithpnjunctionsbasedonsic
first_indexed	2025-11-24T23:27:59Z
last_indexed	2025-11-24T23:27:59Z
_version_	1849716249210126336
fulltext	УДК 537.9 В.В. Стыров, С. В. Симченко Генерация хемо-ЭДС в наноразмерных структурах с p–n-переходами на основе SiC (Представлено академиком НАН Украины А. Г. Наумовцем) Изучена генерация хемо-ЭДС в результате преобразования химической энергии, выделя- ющейся на поверхности полупроводниковых структур (наноразмерные p–n-переходы на основе SiC), в электрическую энергию. Преобразование энергии происходит за счет гене- рации электронно-дырочных пар в полупроводнике в экзотермических химических актах (адсорбция и рекомбинация атомов H+H, H+O, O+O) и последующего разделения ком- понентов электронно-дырочных пар электрическим полем p–n-перехода. Лицевой p-слой структуры на основе SiC был нанометровой толщины (∼30 нм). Хемо-ЭДС в разомкну- той цепи достигала 3 мВ, а хемоток короткого замыкания — 320 нА. Проблема новых возобновляемых источников энергии становится все более актуальной в связи с истощением традиционных энергетических ресурсов (уголь, газ, торф, нефть). Продолжаются поиски новых способов получения (превращения) энергии. Один из них связан с открытием генерации “горячих” электронов в металлической пленке, входящей в состав диода Шоттки, на поверхности которой протекает каталитическая реакция [1]. При нанометровой толщине пленки (обычно < 20 нм) горячие электроны с энергией 1–3 эВ баллистически, т. е. без потери энергии, достигают барьера Шоттки, преодолевают его за счет своей кинетической энергии и, входя в полупроводник, образуют электрический ток во внешней цепи. Перспективы практического использования этого явления для превраще- ния химической энергии в электрическую пока не ясны из-за малой эффективности пре- образования химической энергии в энергию горячих электронов (10−3–10−5 электронов на химический акт) [1, 2]. Нами развивается альтернативное направление прямого превращения химической энер- гии в электрический ток, основанное на применении полупроводниковых p–n-переходов [3]. На возможность применения полупроводников для решения этой задачи мы указывали еще в работе [4], а недавно — в [5]. При протекании экзотермической химической реакции на “лицевой” поверхности полупроводниковой структуры, обычно планарной, в последней генерируются электронно-дырочные пары за счет освобождающейся химической энергии. Пары диффундируют к области p–n-перехода, и компоненты пары разделяются его элект- рическим полем, образуя электрический ток (chemicurrent) и хемо-ЭДС. Явление вполне аналогично по механизму генерации фото-ЭДС и получило название хемо-ЭДС (префикс хемо-, как и фото-, подчеркивает нетермическое происхождение явления). Ранее исследованная перспективная система H–Ge [5] обладает тем недостатком, что имеется большое рассогласование между теплотой химической реакции (энергия диссоциа- ции Н2 в газовой фазе Dg равна 4,48 эВ) и шириной запрещенной зоны Ge (Eg = 0,67 эВ), так что значительная часть освобождающейся химической энергии бесполезно превращает- ся в тепло. Представляет интерес исследовать системы газ — твердое тело с более благо- приятным соотношением между Dg и Eg, в частности широкозонные полупроводники. © В. В. Стыров, С.В. Симченко, 2013 80 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, №5 Объектом нашего исследования был выбран карбид кремния (6H–SiC) с Eg = 3,05 эВ [6], а в качестве химических реакций использованы реакции радикалов: H + H, H+ O, O + O, CH3 + H. Образец полупроводниковой структуры на основе 6Н–SiC был получен нанесением мето- дом сублимации слоя p-типа нанометровой толщины (∼30 нм), легированного алюминием, на подложку SiC n-типа (легирована азотом). Образец имел форму квадрата со сторо- ной 5 мм, нижний n-слой которого толщиной 200 мкм снабжен омическим контактом. На верхний слой термическим напылением в вакууме наносили омический контакт из нихро- ма в форме квадрата со стороной 1 мм. Омичность контакта проверяли по измерениям фото-ЭДС. Образец помещали в вакуумную камеру, откачиваемую магниторазрядным насосом (ос- таточное давление составляло ∼ 5 · 10 −4 Па), где крепили на резистивном микронагревате- ле. Атомы Н, О и радикалы СН3 получали путем диссоциации молекулярных газов Н2, О2, и СН4 соответственно (чистота газов — 99,9%) с помощью ВЧ разряда (40 МГц) в трубке Вуда. Область разряда была удалена от образца на расстояние ∼ 30 см, что не позво- ляло проникать к образцу быстро рекомбинирующим заряженным частицам. С образцом взаимодействовали лишь нейтральные частицы (атомы H, O и т. п.). Рассеянное излучение разряда поглощалось “черным” рогом Вуда. Отсутствие подсветки образца ультрафиоле- том из разряда контролировалось по отсутствию свечения люминофора, помещаемого на место образца. Концентрацию атомов в газовой фазе у образца (и, следовательно, поток атомов на образец) определяли изотермическим прецизионным проволочным платиновым микрокалориметром. Измерения проводили в температурном интервале 300–380 К. Состоя- ние поверхности контролировали масс-спектрометрически (масс-спектрометр МХ-7304) по составу десорбирующихся газов. Для измерения хемо-ЭДС и хемотоков нами разработана измерительная система, состоя- щая из блока усиления сигналов и блока регистрации. Усилительный блок сконструирован на базе инструментального усилителя AD620, а также двух последующих усилительных каскадов и активного фильтра (каскады и фильтр построены с использованием операцион- ных усилителей OP-07). Блок регистрации собран на микропроцессоре C8051F342, имею- щем встроенный аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) и поддержку протокола USB (MIPS-48, частота F — от 0 до 48 МГц, память Flash — 64 кБ, память RAM — 5,25 кБ). Мак- симальный коэффициент усиления по напряжению составлял 10 6, по току — 10 7. В случае необходимости для лучшего шумоподавления предусмотрена возможность использования встроенного активного фильтра Бесселя 5-го порядка с варьируемыми частотами среза (10, 25, 50 Гц). Усиленный сигнал поступал на блок регистрации, подключенный к компьютеру. Сигнал отображался на мониторе компьютера в режиме реального времени и одновременно записывался в файл на жестком диске с возможностью его дальнейшей обработки и ана- лиза. Измерительная схема благодаря своей чувствительности позволяла оценить роль меша- ющих факторов при регистрации хемо-ЭДС, в частности, учесть возможный вклад тер- мо-ЭДС вследствие разогрева лицевого слоя структуры теплотой реакции. С этой целью были проведены специальные измерения ЭДС, когда разогрев лицевого слоя осуществлялся в отсутствие реакции путем резкой подачи на образец потока горячего воздуха (с помощью технического фена), что имитировало начало поступления на поверх- ность теплового потока от химической реакции. Одновременно регистрировались в кинети- ческом режиме температура поверхности (дистанционным ИК болометром Cason CA380 c ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №5 81 Рис. 1. Кинетика хемо-ЭДС при рекомбинации атомов водорода на структуре SiC с p–n-переходом (T = = 300 К, j ≈ 10 22 м−2 · с−1). Стрелками указаны моменты “включения” (↓) и “выключения” (↑) атомов водорода лазерным указателем точки измерения, чувствительность 0,1 ◦С) и величины генерируемой термо-ЭДС. Сигнал термо-ЭДС лежал в микровольтовой области (640 мкВ) и составлял примерно 2 мкВ на градус. В условиях реакции подъем температуры поверхности регистрировался по показаниям микротермопары (ИК болометр не мог быть применен из-за оптических свойств выходного окна экспериментальной установки) и не превышал 2,4–2,6 ◦С. SiC обладает рекордной для полупроводников теплопроводностью, что обеспечивало минимальные температурные градиенты, и сигнал термо-ЭДС на фоне хемо-ЭДС не мог, с учетом вышеизложенного, превышать нескольких мкВ. Выявлено, кроме того, что полярность термо-ЭДС была противоположна полярности хемо-ЭДС, при этом наблюдалось запаздывание сигнала термо-ЭДС по отношению к хе- мо-ЭДС. В то же время фото-ЭДС в изучаемой структуре (облучение “активной” фронталь- ной поверхности образца излучением синего светодиода Еdison EUVPL-3, λмакс = 407 нм) имела ту же полярность, что и хемо-ЭДС. Указанные экспериментальные факты позво- ляют однозначно идентифицировать ЭДС, наблюдаемую в ходе исследуемой реакции, как хемо-ЭДС, аналогичную фото-ЭДС и отличающуюся от последней только источником энер- гии, передаваемой полупроводнику для генерации (e–h) пар. На рис. 1 представлена характерная кинетическая кривая хемонапряжения холостого хода (хемо-ЭДС), измеренная при “включении” атомов водорода над хорошо оттрениро- ванным образцом (поверхность не содержит адсорбированных атомов Н). С этого момента начинается взаимодействие атомов с поверхностью S по схеме H+H+ S q1 1 H + HS q2 2 H2 + S. (I) Первая адсорбционная стадия характеризуется теплотой адсорбции q1, а вторая, соб- ственно рекомбинационная, — теплотой q2 (q1 + q2 = Dg = 4,48 эВ, теплота диссоциации молекулы Н2 в газовой фазе). В соответствии с этой схемой начальную “вспышку” на кинетической кривой следует связать с электронным возбуждением кристалла в ходе адсорбции атомов на поверхности (стадия 1) за счет теплоты хемосорбции q1. На свободных центрах в момент времени t = 0 интенсивность хемосорбции максимальна и затухает по мере их адсорбционного заполнения. Одновременно возрастает интенсивность рекомбинационной стадии 2. Величина хемо-ЭДС 82 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, №5 в функции времени отражает скорость адсорбции атомов в каждый момент времени. “Ад- сорбционное” хемонапряжение должно было бы полностью исчезнуть при завершении ад- сорбции, т. е. достижении стационарного состояния атомных адсорбционно-десорбционных процессов на поверхности. Этого, однако, не происходит из-за наличия рекомбинацион- ной стадии 2 в вышеприведенной схеме. Эта стадия освобождает поверхностные центры для новых актов адсорбции атомов. В результате процесс адсорбции атомов продолжается и существует стационарно до тех пор, пока на поверхности идет реакция рекомбинации. Благодаря этому наблюдается стационарная адсорбционная хемо-ЭДС (см. рис. 1). Сама рекомбинационная стадия 2, по-видимому, не активна в генерации (e–h) пары из-за де- фицита энергии: q2 = Dg − q1 6 4,48 − 3,05 = 1,43 эВ, т. е. q2 6 Eg, что недостаточно для генерации (e–h) пары в рекомбинационном акте. Мы здесь не рассматриваем возмож- ные двухступенчатые (или многоступенчатые) процессы образования (e–h) пары за счет энергии q2 с участием глубоких центров в SiC, так как такие процессы менее вероятны, чем одноступенчатые. С точки зрения преобразования химической энергии в электриче- скую принципиальным является сам факт генерации неравновесной электронно-дырочной пары в полупроводнике в ходе поверхностной гетерогенной реакции безотносительно к то- му, в какой стадии рождается (e–h) пара. Вышеописанные эксперименты по наблюдению хемо-ЭДС (хемотоков) в p–n-структуре на основе SiC однозначно свидетельствуют о том, что в рассматриваемых нами процессах аккомодация химической энергии полупроводни- ком действительно происходит с рождением в последнем (e–h) пар. Ранее из данных по хемилюминесценции SiC в атомарном водороде мы оценили величину q1 (q1 > 2,6 эВ [7]). Наблюдаемый здесь эффект хемо-ЭДС позволяет уточнить эту величину, которая во вся- ком случае больше 3 эВ (Eg = 3,05 эВ). При взаимодействии на поверхности структуры атомов кислорода О и смеси атомов O+H также генерировалась хемо-ЭДС (рис. 2). При этом хемо-ЭДС (напряжение холосто- го хода) в атомарном кислороде достигало в первоначальной “вспышке” 3 мВ (см. рис. 2, а), а хемоток (ток короткого замыкания) — 320 нА. В продуктах диссоциации метана (СН4) в ВЧ разряде хемо-ЭДС и хемоток имели несколько меньшие по величине значения, чем в случае реакций H+H и H+O (рис. 3). На основании сходства температурных зависимо- стей хемо-ЭДС для реакций атомов О и смеси H+O, с одной стороны, и атомов H и смеси CH3 + H, с другой (см. рис. 3), можно сделать предварительный вывод о том, что в смеси H+O наиболее активным компонентом является атомарный кислород, а в смеси CH3+H — атомарный водород. Об этом же свидетельствует сравнение графиков, характеризующих зависимость изучаемых эффектов от концентраций (потоков) активных компонентов в га- зовой фазе (рис. 4; кривые “H+O” и “O” практически совпадают). Графики, построенные по методу наименьших квадратов, линейны в области исследованных величин потоков j, что удобно при использовании структуры в качестве сенсора атомарных частиц. Отметим, что при взаимодействии атомов О и особенно смеси атомов H + O с иссле- дуемой структурой на начальном участке кинетики (обычно в интервале времени до 5 с) наблюдалось сложное кинетическое поведение, носящее иногда характер колебательного процесса (см. рис. 2, б, в). В отдельных случаях (в зависимости от предыстории поверхно- сти) колебания имели стохастический характер на продолжительном временном интервале (см. рис. 2, в). Природа колебательных процессов требует дополнительного исследования. На основании полученных данных можно оценить некоторые численные параметры хе- мовозбуждения. Для хемотока короткого замыкания имеем Iкз = χηejαS, где η — вероят- ность образования пары e+h в химическом акте; χ — вероятность того, что неравновесный ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №5 83 Рис. 2. Вид кинетики хемо-ЭДС в кислородсодержащих атомарных газах: а — атомы О, T = 350 К, j ≈ 10 22 м−2 ·с−1; б — атомы H+O, T = 300 К, суммарный поток j ≈ 10 22 м−2 ·с−1; в — атомы H+O, T = 320 К, j ≈ 10 22 м−2 · с−1 Рис. 3. Зависимость хемо-ЭДС от температуры для различных возбуждающих сред (указаны над кривыми) при j ≈ 10 22 м−2 · с−1 (суммарный поток). В случае продуктов диссоциации СН4 поток не известен электрон достигнет p–n-перехода; e — элементарный заряд; j — плотность потока атомов; α — вероятность того, что при ударе о поверхность произойдет химический акт (в нашем случае адсорбция атома); S — рабочая площадь поверхности образца. Принимая для ато- марного кислорода α ∼ 10 −3 [8, 9], получаем для атомов кислорода при хемотоке 320 нА χη ≈ 10 −2 (j ≈ 10 22 м−2 · с−1 и S = 25 · 10 −6 м2). Если почти все пары достигают облас- 84 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, №5 Рис. 4. Зависимость хемо-ЭДС от потока налетающих атомов при T = 300 К. Нижний предел измерений соответствует j ≈ 8 · 10 19 м−2 · с−1 ти p–n-перехода (χ = 1), что вполне вероятно для лицевого слоя нанометровой толщины, то такую же величину ∼10 −2 имеет вероятность образования пары e + h в химическом акте. В настоящее время наиболее признанным механизмом передачи химической энергии электронам твердого тела является механизм многоквантового колебательно-электронного перехода [10]. Согласно этому механизму электронные возбуждения в твердом теле возни- кают в результате диполь-дипольного (в общем случае мультиполь-мультипольного) взаи- модействия между колеблющейся на высоких колебательных уровнях вновь образованной химической связью (ангармонический осциллятор), сосредоточившей освобожденную хими- ческую энергию, и электроном кристалла. Полученная оценка величины η не противоречит данному механизму [10]. При нанометровой толщине лицевого слоя неравновесные носители тока, возбужденные в химической реакции, могут преодолевать его даже баллистически, и этим, по-видимому, объясняется достаточно высокая эффективность поступления во внешнюю цепь неравно- весных неосновных носителей тока (χη ≈ 10 −2). Данная SiC структура исследована впервые, и ее параметры (уровень легирования, со- противление n- и p-слоев и т. д.), вероятно, далеки от оптимальных. Но уже сейчас мож- но сказать, что она пригодна для преобразования “химических” сигналов в электрические (в частности, в химических сенсорах). Подобные структуры позволяют изучать физичес- кими методами ход гетерогенных каталитических реакций, в том числе быстропротекаю- щих, и следить за неадиабатическими процессами энергообмена между “тяжелой” (ядерной) и “легкой” (электронной) подсистемами участников реакции, что важно для понимания ме- ханизмов катализа. Авторы выражают благодарность проф. О.Т. Сергееву за предоставление образцов и фирме “Ингаз” за поставку особо чистых газов. 1. Georgen B., Nienhaus H., Weinberg W.H., McFarland E. Chemically induced electronic excitations at metal surfaces // Science. – 2001. – 294. – P. 2521–2523. 2. Zuppero A. et al. Pre-equilibrium chemical reaction energy converter // Pat. US 4667088. – Publ. 11.05.2003. 3. Kabansky A.Y., Styrov V.V. A new means of chemical energy conversion by semiconductor // Advanced Materials for Energy Conversion II / Eds. D. Chandra, R.G. Bautista, L. Shlapbach. – Charlotte, USA: Publ. TMS, 2004. – P. 43–52. 4. Кабанский А. Е., Стыров В. В., Тюрин Ю.И. О возможности прямого преобразования химической энергии в электрическую на полупроводниках // Письма в ЖТФ. – 1979. – 5, № 14. – С. 833–836. ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №5 85 5. Стыров В.В., Симченко С.В. Высокоэффективная генерация электронно-дырочных пар на селено- вом p−n-переходе под действием атомарного водорода // Письма в ЖЭТФ. – 2012. – 96. – № 5–6. – С. 343–346. 6. Иванов П.А., Челноков В.Е. Полупроводниковый карбид кремния – технология и приборы // Физика и техника полупроводников. – 1995. – 29. – № 11. – С. 1921. – 1943. 7. Styrov V.V., Tyutyunnikov V. I., Sergeev O.T. et al. Chemical reaction of atomic hydrogen at SiC surface and heterogeneous chemiluminescence // J. Phys. and Chem. Solids. – 2005. – 66. – P. 513–520. 8. Gerasimova O., Protsenko S., Borisov S. Molecular dynamics simulation of atomic oxygen/silicon carbide surface interaction // Book of abstracts 25th Intern. Symp. on Rarefied Gas Dynamics, St.-Petersburg, July 21–28, 2006. – St.-Petersburg, 2006. – P. 128. 9. Zhong Z. T., Wang D.W., Fan Y., Li C. F. The passivating effect of Si(100) – As surface and the adsorption of oxygen // J. Vac. Sci. and Technol. B. – 1989. – 7, issue 5. – P. 584555–584561. 10. Тюрин Ю.И. Возбуждение поверхности твердого тела атомами тепловых энергий // Поверхность. Физика, химия, механика. – 1986. – № 9. – С. 115–125. Поступило в редакцию 21.01.2013Институт нанотехнологий и физической инженерии, Бердянск Бердянский государственный педагогический университет В.В. Стиров, С.В. Сiмченко Генерацiя хемо-ЕРС в нанорозмiрних структурах з p–n-переходами на основi SiC Вивчено генерацiю хемо-ЕРС у результатi перетворення хiмiчної енергiї, яка видiляється на поверхнi напiвпровiдникових структур (нанорозмiрнi p–n-переходи на основi SiC), в еле- ктричну енергiю. Перетворення енергiї вiдбувається за рахунок генерацiї електронно-дiр- кових пар у напiвпровiднику в екзотермiчних хiмiчних актах (адсорбцiї та рекомбiнацiї атомiв H+H, H+O, O+O) i наступного роздiлення електронно-дiркових пар електричним полем p–n-переходу. Лицьовий р-шар структури на основi SiC був нанометрової товщини (∼30 нм). Хемо-ЕРС у розiмкнутому колi досягала 3 мВ, а хемострум короткого замика- ння — 320 нА. V.V. Styrov, S.V. Simchenko Generation of chemo-EMF in nanosized structures with p–n junctions based on SiC Generation of chemo-EMF as a result of the chemical energy conversion deposited on the surface of a semiconductor structure (nanosized p–n junctions based on SiC) into electricity is studied. Energy transformation occurs due to the creation of electron-hole (e–h) pairs in a semiconductor in the course of chemical events (adsorption and recombination of atoms H + H, H + O, O + O) and the subsequent separation of the e–h pairs by the electric field of the junction. The face p-layer of the SiC structure was of a nanometer thickness (∼30 nm). The chemo-EMF in the open circuit achieved 3 mV, and the short circuit chemocurrent — 320 nA. 86 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, №5

Генерация хемо-ЭДС в наноразмерных структурах с p–n-переходами на основе SiC

Institution

Ähnliche Einträge