Гладков / Выдать 14 февраля 3013 / 1. Поверхность / 3.4. Поверхностные состояния и уровни / Рисунок Поверхностные состояния Зеегер с 543

2

П оверхностные состояния, Зеегер, с. 543÷546

Поверхностные состояния, Зеегер, с. 540÷546

Эмпи­рическим путем установлено, что влияние состояний на границе раздела выра­жается тем сильнее, чем меньше ширина запре­щенной зоны полупроводника.

На границе раздела часто обра­зуется пленка окисла, особенно если перед изготовле­нием ме­таллического контакта полупроводник подвергался травлению в окисляю­щем реагенте. Схема энергетических зон для этого случая представлена на фиг.14.4. Здесь имеются состояния на внутренней поверхно­сти раздела, называемые быстрыми состояниями, и состояния на наружной поверх­ности, называемые медленными состояниями в соответ­ствии со временем их отклика на воздействие сильного элек­трического поля, перпендикулярного поверхности кристалла.

В случае, представленном на фиг.14.4, полупроводник обладает проводимо­стью n- типа, а поверхность заряжена отрицательно.

Электроны проводимости отталкиваются от отрицательного по­верхностного заряда, что приводит к образова­нию либо обед­ненного слоя, либо инверсионного слоя p- типа, если валентная зона загибается выше квазиуровня Ферми в объеме, как пока­зано на фиг.14.4. Если поверхностные состояния заряжены по­ложительно, то образуется слой накопления.

На фиг.14.5 по­казано, как изгиб зон, обусловленный заряженными поверхно­ст­ными состояниями, приводит к выравниванию работ выхода с обеих сторон германиевого p–n- перехода. Несмотря на нали­чие внутреннего диффузионного потенциала¹⁾, равного 0,34 В, разность работ выхода, измеренная методом Кельвина (см., напри­мер, [18]), составляет всего лишь 0,002 0,004 эВ [17], что можно объяс­нить изгибом зон (фиг.14.5).

Главная проблема во всех исследованиях поверхности полу­проводников со­сто­ит в определении распределения поверхност­ных состояний по энергиям. Несмот­ря на многочисленные экс­перименты, спор об этом распределении продолжается в основ­ном из-за того, что

1) не удается изменять в широких пределах уровень легирования и тем самым положение уровня Ферми и

2) трудно получить воспроизводимые свойства поверхности, не зависящие от технологии.

Для исследования поверхности использовались следующие явления: поверх­но­стная электропро­водность, эффект поля, фотоэффект, поверхностная рекомбина­ция, автоэлектронная эмиссия, поверхностная фотопроводимость, поглощение и отражение света.

1⁾ См. гл. 5, § 4. – Прим ред.