Гладков / Выдать 14 февраля 3013 / 1. Поверхность / 3.4. Поверхностные состояния и уровни / Поверхностные уровни Фистуль с 38

1

Поверхностные уровни, Фистуль, с. 38

§ 2.4. Поверхностные уровни Фистуль, с. 38

На поверхности кристалла (см. рис.2.4) граничные атомы имеют незавершенные химические связи, т. е. они могут воспринимать элек­троны.

Это значит, что поверхностные атомы основного кристалла ведут себя иначе, чем атомы в его объеме. Существование самой по­верхности, как было указано И. Е. Таммом, уже является нарушением внутреннего потенциального периодического поля. И так же как при всяком нарушении периодичности, в этом случае должны возни­кать локальные уровни внутри запрещенной зоны полупроводника. Ха­рактер этих уровней может быть как акцепторным, так и донорным. Отличительной чертой этих уровней является их локализация не только по энергии, но и локализация в пространстве – они сосредото­чены лишь на самой поверхности раздела полупро­водника с вакуумом или газом.

Такие поверхностные уровни носят название таммовских уровней.

Плотность таммовских уровней равна числу атомов на 1 см² по­верхности. Так как параметры кристаллической решетки составляют величину примерно равную 310^–8 см, то плотность таммовских уровней составляет около 10¹⁵ см^–2. Роль этих уровней будет велика, когда их количество станет сравнимо с количеством объемных уровней. Это воз­можно в тех случаях, когда объемные процессы, определяющие работу того или иного полупроводникового устройства, происходят в тонких поверхностных слоях порядка 10^–6 см.

Таммовские уровни должны существовать на чистой поверхности. Однако в реаль­ных условиях на поверхности почти всегда присутст­вует окисная пленка или значительное число адсорбированных атомов и ионов посторонних веществ. Они также создают уровни, располо­женные в запрещенной зоне кристалла вблизи поверхности.

1