Elektrische Leitfähigkeitsmessungen an Halogensilber-Einkristallen

Zusammenfassung

Im Teil I der vorliegenden Arbeit werden Meßwerte der Temperaturabhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit von verschiedenen Halogensilber-Einkristallen vor allem bei tiefen Temperaturen bis zu −183° C wiedergegeben und diskutiert. Bei tiefen Temperaturen wird die elektrische Leitfähigkeit von Halogensilberkristallen durch Störstellen hervorgerufen. Wenn man üblicherweise den Logarithmus der gemessenen Leitfähigkeit gegen die reziproke absolute Temperatur aufträgt, so erhält man eine Reihe von angenähert geradlinigen Teilkurven. Jede dieser Teilkurven ist einer bestimmten Störstellensorte zuzuordnen. Aus der durch Kurvenanalyse erhaltenen Neigung der Teilgeraden läßt sich die Aktivierungsenergie, aus der Lage der Teilgeraden die jeweilige Konzentration der entsprechenden Störstellensorte ablesen. Es war nun durch umfangreiche Experimente möglich, eine der Teilgeraden der Aktivierung der Wanderung von Zwischengittersilberionen (Ag ⁺_o ), eine andere Aktivierung der Wanderung von Silberionenlücken (Agsk□/−) zuzuordnen, so daß änderungen der Zwischengittersilberionen- und der Silberionenlückenkonzentration, wie sie durch photochemische Reaktionen oder durch Fremdstoffzusätze hervorgerufen werden und welche für viele Prozesse im Kristall von entscheidender Wichtigkeit sind, über die elektrische Störleitung direkt festwerden gestellt können.

Ferner war eine direkte Messung der Aktivierungsenergien für die Wanderung der Zwischengittersilberionen und der Silberionenlücken sowie ein Vergleich mit Literaturdaten möglich.

Im Teil II werden die Eigenschaften von sechs durch Belichten verursachbaren Leitfähigkeitsänderungen behandelt:

• 1. Primäreffekt,

• 2. Sekundäreffekt (I),

• 3. Negativer Photoeffekt,

• 4. Sekundäreffekt (II),

• 5. Sekundäreffekt (III),

• 6. Sekundäreffekt (IV)

Der Einfluß von Fremdstoffzusätzen und von verschiedenen Störstellen auf die Photo-Leitfähigkeitseffekte wird untersucht, Modellvorstellungen zu ihrem Mechanismus werden diskutiert. Insbesondere wird aus den Eigenschaften des normalen negativen Photoeffekts (Leitfähigkeitserniedrigung beim Belichten) in Kombination mit den Ergebnissen des Teils I der Schluß gezogen, daß in den Halogensilberkristallen ein Gleichgewicht besteht zwischen den Zwischengittersilberionen und Silberionen, welche an Ag-, Au- oder auch an kompakten Ag₂S-Keimen adsorbiert sind, daß einzelne Silberionen für sich (im Kristall: Zwischengittersilberionen, am Kristall: adsorbierte Silberionen) nicht oder höchstens nur sehr schlecht als Fallen für die beim Belichten im Kristall gebildeten Photoelektronen wirken, daß vielmehr nur solche Silberionen durch Photoelektronen zu Silberatomen reduziert werden, die an „Keimbildungszentren“ aus Ag, Au oder Ag₂S adsorbiert sind.