|
112
13.2 Фотоадсорбцион эффект
Яримўтказгичнинг
ёруғлик
таъсирида
адсорбцион
қобилияти
ўзгаришини
фотоадсорбцион эффект
дейилади. Сиртнинг адсорбцион
қобилияти ўзгаришини ёритиш бошлангандан ва у тўхтатилгандан сўнг
адсорбцион ҳажмда кузатиладиган босим ўзгариши бўйича аниқланади.
Баъзи ҳолларда ёритиш бошлангач босим пасаяди (фотоадсорбция),
бошқа ҳолларда босим ортади ( фотодесорбция). Бинобарин, адсорбцион
қоблиятининг нисбий ўзгариши ё мусбат, ёки манфий бўлиши мумкин.
Фотоадсорбцион эффект ички фотоэффект пайдо қиладиган, яъни
яримўтказгични электронлар ва коваклар билан бойитадиган частотали
ёруғлик билан ёритгандагина кузатилади.
Фотоадсорбцион эффектнинг катталиги ва ишораси адсорбент ва
адсорбатнинг табиатига, босимга, температурага, киришмаларга боғлиқ
бўлади. Масалан, ZnO сиртида О
2
нинг адсорбланиши тадқиқланганда хона
температурасида ва кислород босими кичик бўлганда мусбат эффект
(фотоадсорбция) ни кузатилган, аммо у босим кўтарилиши билан камайиб
бориб манфий эффект (фотодесорбция) билан алмашинган. Ўша тизимдаги
ZnO га Aℓ (донор) киришма киритганда манфий эффект, Li (акцептор)
киритилганда мусбат эффект кузатилган. Ҳақиқий сирт ҳолида эффектни
қуйидагича тушиниш мумкин.
Сиртда унинг тузилиш нуқсонларида жойлашган электронлар (ёки
коваклар) адсорбцион марказлар ҳизматини бажаради деб ҳисобланади ва
сиртнинг адсорбцион қобилияти шундай марказларнинг сирт бирлигидаги
сони билан аниқланади.
Ёритиш таъсирида тегишли сиртий сатҳларнинг электронлар ва
коваклар билан тўлдирилганлиги ўзгаради, шу билан адсорбцион марказлар
зичлиги ва, бинобарин, сиртнинг адсорбцион қобилияти ўзгаради.
Яримўтказгичда, хусусан, унинг сиртида ёритиш пайдо қилган
ўзгаришлар ёритиш тўхтагандан сўнг қанча узоқ сақланиши, яъни
яримўтказгичнинг «хотираси» масаласига мурожат қилайлик. Шуни
такидлаймизки, «ёритиш» терминини кенг тушинилса, у фақат
электромагнитик нурланишни (кўринувчи, ультрабинафша ёруғлик, рентген
ва
- нурлар) эмас, балки зарралар (нейтронлар, протонлар, электронлар, α-
зарралар) билан нурлашни ҳам ўз ичига олади.
а) Бир марта нурланишга дучор қилинган яримўтказгич уни доимо эслаб
қолиши мумкин бўлган чегаравий ҳол бўлиши мумкин. Агар яримўтказгичда
ядровий реакциялар пайдо қиладиган оғир зарралар билан нурлаш ҳолларида
шундай бўлади. Бунда панжаранинг ўз атомлари ўрнида ёт атомлар пайдо
бўлади. Бу –қайтмаса жараён.
б) Яримўтказгич нурланишни бирор вақт «эслайдиган» кейин эса аста –секин
«эсдан чиқарадиган» ҳоллар билан кўпинча иш кўрамиз. Бунда нурлаш
яримўтказгичнинг кимёвий таркибини ўзгартирмайди, аммо, панжарада
тузилиш (радиацион) нуқсонлари пайдо қилади. Бу нуқсонлар аста-секин
113
йўқола боради, температура қанча юқори бўлса, бу жараён шунча тез кетади.
Яримўтказгич «хотирасини» йўқотади.
в) Бевосита ионлантириш орқали яримўтказгичда номувозанатий заряд
ташувчилар пайдо қиладиган, аммо, тузилиш нуқсонлари ҳосил қилмайдиган
электромагнитик нурлаш алоҳида қизиқарлидир. Бу ҳолда яримўтказгич
нурлаш давом этиб турганича уни «ҳотирлайди». Нурлаш тўқнашувдан сўнг
амалда бир онда ўзининг дастлабки мувозанатий ҳолатига қайтади. Бир қатор
ҳолларда, бироқ, мазкур қоида бузилади: яримўтказгич нурланиш ҳақидаги
«ҳотирани» қандайдир вақт сақлаб туради. Фотоадсорбцион эффектда ҳудди
шундай «ҳотира» мавжуд бўлади. Шу ҳолга эътибор берамиз ва баъзи
қонуниятларни баён қиламиз.
1.
Агар яримўтказгични нурланса, кейин нурланиш ўчирилса ва бирор
вақт ўтгач адсорбция ўтказилса, бу ҳолда қоронғидги адсорбцион
қобилият ортади, нурлаш қанча узоқ давом этса бу ортиш ҳам шунча
катта бўлади. Етарлича узоқ нурланганда (ёритилганда) адсорбцион
қобилият тўйинади.
2.
Дастлаб нурлашга дучор қилинган шундай яримўтказгичнинг
фотоадсорбцион қобилияти камроқ бўлар экан, дастлабки нурлаш
қанча узоқ бўлса, у шунча сезиларлироқ. Дастлабки нурлаш
давомийлиги етарлича узоқ бўлганда фотоадсорбцион қобилият
бутунлай йўқ бўлади.
3.
Қоронғиликдаги абсорбцион қобилият ортган ҳолда, фотоадсорбцион
қобилият камайган ҳолда нурлаш ўчирилгандан анча кейин ҳам
сақланиб қолади. Аста – секин бу катталиклар ўзининг дастлабки
қийматини олади.
4.
Фотоадсорбция жараёнида нурлаш тўхтатилса, бир қатор ҳолларда
адсорбция «инерция» бўйича бирор вақт давом этади (таъсирдан
сўнгги эффект).
5.
«Таъсирдан сўнгги эффект» катталиги, яъни нурлаш тўхтатилгандан
кейин адсорбланган модда миқдори температура юқори бўлганда кам
бўлади. Етарлича юқори температурада эффект йўқолади.
6.
Фотоадсорбция учун N=N (t) эгри чизиқ кўпинча 13.3 – расмдаги
кўринишда бўлади, бунда N – адсорбланган зарраларнинг сиртий
зичлиги, t – вақт, уни нурлаш бошланиши пайтидан ҳисоб қилинади.
Кўп тажрибаларда нурлаш вақтида вужудга келадиган ва нурлаш
тўҳтатилгандан
сўнг
анча
вақт
сақланадиган
адсорбцион
марказларининг табиати ўрганилган. Бундай марказлар вазифасини
нурлаш пайдо қилган ва сиртий нуқсонларда ўтириб олган
номувозанатий заряд ташувчилар бажариши тасдиқланди.
Агар нурлаш адсорбциядан олдин ўтказилса, бу марказлар
олдин пайдо бўлади, улар нурлашгача сиртда мавжуд бўлиши мумкин.
Ниҳоят, мазкур марказлар адсорбция жараёнида ҳам пайдо бўлиши мумкин.
Маҳаллий ҳолатлардаги заряд ташувчиларда адсорбланиш ҳақидаги
тасаввур
фотоадсорбция
кинетикасида
«индукцион
давр»
нинг
114
мавжудлигини тушиниш имконини беради (13.3 – расм, рамка ичидаги қисм).
Бунда фотоадсорбция тезланади, dN/ dt ортиб боради.
Do'stlaringiz bilan baham: |
