Пиннинг (закрепление) уровня Ферми, барьер Шоттки



Скачать 32.73 Kb.
Дата07.05.2013
Размер32.73 Kb.
ТипДокументы
Пиннинг (закрепление) уровня Ферми, барьер Шоттки.
При легировании полупроводника примесями в объеме кристалла оказывается возможным перемещать уровень Ферми от вершины валентной зоны до дна зоны проводимости. Измеряя работу выхода, можно проследить изменения величины . При наличии поверхностных состояний ситуация изменяется, на что впервые указал Бардин.

Рассмотрим легирование -типа; в этом случае уровень Ферми поднимается выше середины запрещенной зоны к уровню примеси в объеме. В приповерхностном слое кристалла электроны с примесных атомов, чтобы понизить свою энергию, перетекают на поверхностное состояние в середине запрещенной зоны. В результате в полупроводнике остается область положительного пространственного заряда, которая простирается на сотни ангстрем в глубь кристалла. Это происходит потому, что плотность примесных состояний в объеме, отнесенная к единице площади поверхности (108–1012 см -2), много меньше плотности собственных оборванных связей на поверхности (1015 см -2). Такое перетекание заряда создает электростатический дипольный слой, который препятствует движению электронов из объема к поверхности. Величина поля этого диполя такова, что энергетические потери при пересечении его электронами почти точно компенсируют понижение химического потенциала, обусловленное легированием -типа. Следовательно, энергия, необходимая для извлечения электрона из объема кристалла, то есть работа выхода, почти не зависит от положения уровня Ферми в объеме – явление, известное как Пиннинг уровня Ферми. Аналогичная ситуация имеет место при легировании -типа.

К сожалению, относительно простое рассмотрение, проведенное выше, следует считать лишь введением в теорию физики поверхности полупроводников. Ситуация сильно осложняется тем, что большинство поверхностей полупроводников испытывает реконструкцию. Кроме того, природа и стабильность реконструированных поверхностей очень чувствительна к условиям приготовления образца. В качестве примера приведем выдержку из работы Канна. «Поверхность раскола Si(111) реконструируется в метастабильную структуру 2х1, которая при отжиге при 380 оС необратимо трансформируется в структуру 7х7. Структура 7х7 может быть также получена на химически полированной поверхности, подвергнутой очистке ионным пучком с последующим отжигом при 1100 оС. При отжиге поверхности раскола при 900 оС появляется нестабильная структура 1х1, которую можно сохранить при комнатной температуре посредством быстрого охлаждения (закалки) или за счет стабилизирующих примесей.
Лазерный отжиг поверхности (111) также приводит к структуре 1х1».
Барьер Шоттки


Стр269

Предположим, что мы привели объемный образец в тесный контакт с поверхностью полупроводника, на которой уровень Ферми закреплен, как показано на Рис. . Электроны, перетекающие из зоны проводимости полупроводника в металл, должны преодолеть (благодаря термической активации) барьер , образовавшийся из-за изгиба зон . Электроны перетекающие из металла в полупроводник, должны преодолеть так называемый барьер Шоттки . Здесь – работа выхода, а – сродство к электрону. В состоянии равновесия уровни Ферми совпадают и оба электронных потока одинаковы. Результирующий электрический ток отсутствует. Предположим теперь, что к переходу приложено напряжение смещения. Все падение напряжения приходится на имеющий высокое сопротивление обедненный слой. Это означает, что барьер можно по желанию повышать или понижать, так что величина электронного потока из полупроводника в металл может изменяться на много порядков. В обратном же направлении, напротив, электронный поток не изменяется, так как на высоту барьера Шоттки напряжение смещение не влияет. Мы сразу же получаем свойственную диоду несимметричную вольтамперную характеристику. Выпрямляющий переход характеризуется высотой барьера Шоттки, которая в свою очередь определяется равновесным положением уровня Ферми в запрещенной зоне.

В связи со сказанным весьма примечателен тот факт, что закрепление уровня Ферми на поверхности GaAs (110) завершается при очень низких покрытиях кислорода. Более того, высота соответствующего барьера Шоттки совпадает с высотой барьера в промышленных плавных переходах, изготовленных из GaAs (110)! Все это покажется еще загадочнее, если вспомнить, что закрепление уровня Ферми и изгиб зон предполагают наличие переноса заряда между объемными донорными уровнями и поверхностными состояниями в запрещенной зоне полупроводника. Откуда взялись эти поверхностные состояния? Они должны быть связаны с адсорбатом, поскольку, как известно, на чистых поверхностях их нет. Обычная фотоэлектронная спектроскопия не обладает достаточной чувствительностью, чтобы непосредственно обнаружить присутствие таких «закрепляющих» состояний (в отличие от косвенных измерений изгиба зон), поскольку речь идет о количестве, не превышающем 0,1 % всех поверхностных узлов. В то же время более тонкий спектроскопический эксперимент может их обнаружить.






Похожие:

Пиннинг (закрепление) уровня Ферми, барьер Шоттки iconБарьер безопасности риф- а
Барьер по устойчивости к климатическим воздействиям соответствует условиям ухл3 по гост 15150-69. Предназначен для работы при температуре...
Пиннинг (закрепление) уровня Ферми, барьер Шоттки iconВлияние поверхностных состояний на параметры диодов шоттки
Получены зависимости, позволяющие рассчитать влияние поверх­ностных состояний на высоту барьера и коэффициент идеальности как при...
Пиннинг (закрепление) уровня Ферми, барьер Шоттки iconЛекции Практич., семинар. Лаб занят кср
Общие проблемы теории перевода: лингвоэтнический барьер и его составляющие. Способы общения через лингвоэтнический барьер
Пиннинг (закрепление) уровня Ферми, барьер Шоттки iconФерми (Fermi) Энрико
Ферми — Дирака; 1925), теорию бета-распада (1934). Открыл (с сотрудниками) искусственную радиоактивность, вызванную нейтронами, замедление...
Пиннинг (закрепление) уровня Ферми, барьер Шоттки iconКому служит электоральный барьер? Марзель, Кляйнер, «зеленые» и другие благодетели
Нетрудно посчитать, что более двадцати партий, по всей вероятности, не сумеют пройти электоральный барьер (кстати, впервые в истории...
Пиннинг (закрепление) уровня Ферми, барьер Шоттки iconБарьер Самый распространенный способ синхронизации в Openmp – барьер. Он оформляется с помощью директивы barrier
Самый распространенный способ синхронизации в Openmp – барьер. Он оформляется с помощью директивы barrier
Пиннинг (закрепление) уровня Ферми, барьер Шоттки iconИсследование зависимости ферми-контактного ств от структуры и зарядового состояния свободных радикалов является важнейшей задачей квантовой химии и теории эпр. Незаменимым объектом такого исследования являются фторсодержащие радикальные
Квантово-химическое моделирование параметров торсионных функций ферми-контактного ств на ядрах 19f и 35Cl в зарядовых триадах радикалов...
Пиннинг (закрепление) уровня Ферми, барьер Шоттки iconТочные решения нелинейных дифференциальных уравнений высоких порядков в модели ферми паста улама
Для описания модели Ферми-Паста-Улама получены нелинейные дифференциальные уравнения в частных производных высоких порядков. Ищутся...
Пиннинг (закрепление) уровня Ферми, барьер Шоттки iconЗанятие по формированию лексико-грамматической стороны речи у детей подготовительной группы с онр III уровня «Экскурсия в страну Родственных слов»
Закрепление навыков подбора производных слов по знакомым словообразовательным моделям
Пиннинг (закрепление) уровня Ферми, барьер Шоттки iconБилет №1 Статистический вес макроскопического состояния системы. Микроканоническое распределение. Энтропия. Вычислить число столкновений со стенкой в 1 сек частиц релятивистского вырожденного ферми-газа. Билет
Вычислить число столкновений со стенкой в 1 сек частиц релятивистского вырожденного ферми-газа
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org