Descripción

Varios libros sobre electroquímica clásica ya habían aparecido unos 30 o 40 años antes de que se escribiera el presente libro, por ejemplo, Electrochemical Kinetics de K. Vetter, en 1958, y Modern Electrochemistry de O. Bockris y A. Reddy en 1970. En este último En el libro se ofrece una descripción amplia de los fundamentos y aplicaciones de la electroquímica, mientras que en el primero se discuten los aspectos teóricos y experimentales de la cinética de las reacciones en electrodos metálicos. P. Delahay describió muchos métodos electroquímicos en su libro New Instrumental Methods in Electrochemistry, publicado en 1954. Desde mediados de los años 50 hasta principios de los 70 se produjo un espectacular desarrollo de la metodología electroquímica.

Esto fue promovido por nuevos y sofisticados instrumentos electrónicos de gran flexibilidad. Hace unos 20 años, en 1980, Bard y Faulkner publicaron el libro de texto Métodos electroquímicos, que es una descripción actualizada de los fundamentos y aplicaciones de los métodos electroquímicos.1$ El trabajo moderno sobre electrodos semiconductores se remonta a mediados de la década de 1950, cuando Los primeros monocristales bien definidos de germanio y silicio estuvieron disponibles. Desde entonces se han investigado muchos materiales y reacciones de electrodos semiconductores y ahora se comprenden bien la mayoría de los procesos.

Dado que los procesos de transferencia de carga en los electrodos semiconductores ocurren sólo a niveles de energía discretos, es decir, a través de la banda de conducción o de valencia o a través de estados superficiales, y dado que pueden mejorarse mediante excitación luminosa, se ha obtenido información detallada sobre los parámetros energéticos de las reacciones electroquímicas. . Las investigaciones correspondientes contribuyeron en gran medida a la comprensión de los procesos electroquímicos en electrodos sólidos en general. En este ámbito desempeñaron un papel importante las teorías modernas sobre las reacciones de transferencia de electrones, desarrolladas por Marcus, Gerischer, Levich y Dogonadze. Durante el último cuarto del siglo XX, se han descrito y resumido modelos y resultados experimentales en diversos artículos de revisión y libros.

En este contexto, Electroquímica en Electrodos Semiconductores y de Metal Oxidado, de S.R. Morrison $1980$ y Fotoelectroquímica de semiconductores de Y.V. Cabe mencionar a Pleskov y Y. Gurevich $1986$. La electroquímica de semiconductores tiene varias aplicaciones importantes, como la conversión de energía solar mediante células fotoelectroquímicas, la fotodesintoxicación de desechos orgánicos, los procesos de grabado en la tecnología de semiconductores y la fabricación de dispositivos, el fotoenchapado y la fotografía. En particular, la aplicación mencionada en primer lugar supuso un gran impulso para la investigación en el campo de la electroquímica de semiconductores. Por lo tanto, existe la necesidad de un libro de texto para enseñar los fundamentos y aplicaciones de la electroquímica de semiconductores de forma sistemática. Este campo tiene aspectos interdisciplinares en la medida en que intervienen la física de semiconductores y, en parte, también la fotoquímica, así como la electroquímica. Por lo tanto, se puede esperar que estudiantes y científicos con experiencia en física de semiconductores, por un lado, y en electroquímica de metales, por otro, se interesen en esta área.

Un físico no tendrá ningún problema con el concepto de modelo de banda y pocas dificultades con el concepto energético de transferencia de electrones, pero las interacciones iónicas en la solución y en la interfaz pueden presentar obstáculos. Por otro lado, un electroquímico que ingresa al campo de la electroquímica de semiconductores puede tener algunos problemas con las bandas de energía y el concepto de nivel de Fermi y al pensar en las reacciones de los electrodos en términos de niveles de energía. En el presente libro, estas dificultades se tienen en cuenta al incluir capítulos apropiados que tratan de algunos de los fundamentos de la física de semiconductores y la electroquímica clásica. En consecuencia, la intención de este libro de texto es combinar la física del estado sólido y la física $o química$ de superficies con la electroquímica y fotoelectroquímica de semiconductores.

No es el objetivo del libro cubrir todos los resultados en este campo. Las referencias son limitadas y se seleccionan principalmente desde un punto de vista educativo. Me han ayudado varias personas en la preparación de este trabajo. Las partes básicas de algunos capítulos se prepararon durante varias visitas prolongadas al Laboratorio Nacional de Energía Renovable $NREL$ en Golden, Colorado, EE. UU. Estoy principalmente en deuda con el Dr. A.J. Nozik y el Dr. B.B. Smith $NREL$, por muchas discusiones estimulantes, consejos esenciales y apoyo. Me gustaría agradecer al Prof. B. Kastening, Instituto de Química Física de la Universidad de Hamburgo y al Dr. D. Meissner del Forschungszentrum Jülich, por las discusiones y por leer algunos capítulos. También me gustaría agradecer la ayuda del Dr. R. Goslich del Instituto de Investigación de Energía Solar $ISFH$, Hannover, en la resolución de problemas informáticos y de software. Finalmente, deseo agradecer a mi esposa por su apoyo y por brindarme tanto tiempo para este trabajo.