i3ber die Temperaturabh/ingigkeit der spektralen lichtelektrischen Elektronenemission halbleitender Wismutfilme* Won R. SUHRMANN, G. WEDLER und E.-A. DIERK Mit 8 Figuren im Text (Eingegangen arn g. Juli 1958) Es wird die spektrale photoelektrische Empfindlichkeit dfinner im Hochvakuum aufgedampfter Filme aus reinem und aus mit Tellur dotiertem Wismut im ungeordneten und geordneten Zustand gemessen. --Die Auswertung der nach Fow-LER aufgetragenen Empfindlichkeitskurven ergibt folgendes : Das Austrittspotential q3(Bi)9oo der ungeordneten Filme ist 4,223V, das der geordneten q)(Bi)293o= 4,288 V im Mittel. Die geordneten Filme weisen bei 90 ~ K zwei Austrittspotentime ~1(Bi)9oo=4,245 und #2(Bi)90o= 4,370 V auf. q)l wird einer Emission aus dem Leitungsband, ~2 aus dem Valenzband zugeschrieben. --Mit zwei bis drei Atomprozent Tellur dotierte Bi-Filme zeigeI1 im Gegensatz zu den reinen Filmen einen metallischen Widerstands-Temperaturkoeffizienten. Bei ihnen finder man nut eine Emission aus dem Leitungsband. Die entsprechenden Austrittspotentiale sind: q~(Bi, Te)90o des ungeordneten Films 4,316 V, q~(Bi, Te)9oo des geordneten 4,802 V, q} (Bi, Te)293o = 4,849 V. Die Potentialwerte werden im Zusammenhang mit dem B/~ndermodell diskutiert.

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Die lichtelektrischen Empfindlichkeitskurven von Platin, Gold und Silber bei verschiedener Gasbeladung werden unter Verwendung empfindlichster Instrumente aufgenommen und aus ihnen unter Anwendung der Theorie der Gliihelektronen auf den liehtelektrischen Effekt ,lichtelektrisehe Geraden" berechnet, deren Konstanten M und n das lichtelektrisehe Verhalten eines ~etalls, aueh bei verschiedener Gasbeladung, sehr gut ckarakterisiereu. Die Konstante n gestattet die Austrittsarbeit bzw. die Rote Grenze v o beim absoluten lqullpunkt zu berechnen. Kit ttilfe der ,,liehtelektrisehen Geraden" vermag man eine Temperaturskale auf Grund tier Strahlung zu definieren and Photozellen zu Gesamtstrahlungspyrometern zu benutzen. Einleitung.Ftir die quantitative Beschrelbung der lichtelektrlschen Emp~indlichkeit einer Substanz kannte man bisher nur elne Konstante, nlimlich die langwellige Grenze der lichtelek~rischen Erregung, aus der sich die Austrittsarbeit der ]ichtelektrisch ausgelSsten Elektronen berechnen lieS. Die experimentelle Ermlttlung der ,Roten Grenze" erfolgte dabei yon zwei Gesichtspunkten aus; en~weder ma$ man die HSchstenergien der austretenden Elek~ronen in ihrer Abhangigkelt yon der Schwlngungszahl des aus]Ssenden Lichtes und stell~e den Schnittpunkt der aus den Erstenergien erhaltenen Einsteinschen Geraden

Es werden das V~iderstandstemperaturverhalten und die spektrale lichtelektrische Elektronenausbeute diinner im Uttrahochvakuum aufgedampfter Ge-Filme in verschiedenen Ordnungs-(Temperungs-)zust~nden gemessen. Die Widerstandsmessungen ergeben zwei Acceptorniveaus im Abstand 0,1 und 0,2 eV yon der Valenzbandkante. Ihnen entsprechen zwei Elektronenaustrittspotentiale yon etwa ~1 = 5,0 und ~02 = 5,t V. Der EinfluB yon Schichtdicke, Temperungszustand und MeBtemperatur auf Austrittspotential und Mengenkonstante werden ermittelt. Die zum h6heren Austrittspotential ~02 geh6rende Mengenkonstante ist bei 77 ~ K gr613er, bei 273 ~ K kleiner als die zum niedrigeren Austrittspotential ~1 geh6rende.

Die Untersuchung der Leitfähigkeitsbeeinflussung von 0,1 m wäßriger HCl‐Lösung durch Zugabe von MgCl2, LiCl, NaCl, KCl, KBr und KJ in Konzentrationen von 0,5 (0,25 bei MgCl2) bis zu 4 Mol/1 (2 bei MgCl2) ergibt, daß man übersichtliche Verhältnisse dann erhält, wenn man die durch Differenzbildung der Leitfähigkeit der Mischung und der reinen Salzlösung erhaltene Leitfähigkeit der 0,1 m HCl‐Lösung nicht wie üblich als Funktion der Salzkonzentration, sondern als Funktion der Wasserkonzentration betrachtet. Hierbei ergibt sich, daß die HCl‐Leitfähigkeit bei Zugabe von Mg++‐Ionen doppelt so stark abfällt wie bei Zugabe der gleich großen Li+‐Ionen und daß der Abfall schwächer wird, wenn man von Li+‐ zu Na+‐ und K+‐Ionen übergeht. Der Abfall wird also im wesentlichen durch die Kationen des Salzes bedingt. Bezieht man die HCl‐Leitfähigkeit auf den Wassergehalt der Lösung, so erkennt man, daß zwischen der Wirkung von KCl, KBr und KJ kein Unterschied besteht. Für den Protonentransport in wäßriger HCl‐Lösung bestimmter H+‐Konzentration ist also im wesentlichen die Wasserkonzentration maßgebend, er wird durch Kationen behindert, weil deren H2O‐Dipole Protonen nicht in der Weise anzulagern vermögen wie freie H2O‐Molekeln. Die Wasserhülle der Anionen behindert ihn nicht in dem Maße wie die der Kationen. Der Temperaturkoeffizient der HCl‐Leitfähigkeit ist bei MgCl2‐ und LiCl‐Zugabe größer als in reiner HCl‐Lösung und wächst mit der Salzkonzentration; bei KCl‐, KBr‐ und KJ‐Zugabe ist er kleiner als in reiner HCl‐Lösung und fällt mit der Salzkonzentration. Die äußere (zweite) Hydrathülle der Kationen, die bei Mg++‐ und Li+‐Ionen vorhanden ist und durch Temperaturerhöhung abgebaut wird, und die bei K+‐Ionen fehlt, behindert also ebenfalls den Protonentransport. Der Protonentransport wird durch Einzel‐H2O‐Molekeln stärker begünstigt als durch Wasserassoziate, was auch aus der beträchtlichen Leitfähigkeitszunahme von HCl‐Lösungen bei Druckerhöhung hervorgeht.