21. Работа выхода

Работа выхода определяется как минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из объема твердого тела. Ее природа связана с существованием потенциального барьера вблизи поверхности металла.

В металле при T=0 К электроны заполняют все энергетические уровни вплоть до уровня Ферми. Работу, которую необходимо совершить для удаления электрона с энергией, соответствующей уровню Ферми, на такое расстояние от тела, где можно пренебречь его (тела) воздействием на электрон, называют термодинамической работой выхода (или просто работой выхода). При T > 0 в металле появляются электроны на уровнях, выше уровня Ферми, но и в этом случае работу выхода отсчитывают от уровня Ферми Эф.

Рис. 4.3. Контакт "металл-металл": а - два металла до контакта; б - два металла на расстоянии, намного большем межатомного расстояния; в - два металла на межатомном расстоянии.

22. Контакт металл-полупроводник. Рассмотрим условие возникновения барьера Шоттки. При соприкосновении металла с работой

в

ыхода Фm и полупроводника n-типа с работой выхода Фn (рис. 4.4) вследствие условия Φ >mΦ вnозникает преимущественный переход электронов из полупроводника в металл. Металл начинает заряжаться отрицательно, и его уровень Ферми за счет притока электронов будет несколько повышаться. Наоборот, полупроводник будет заряжаться положительно, и вследствие ухода электронов его уровень Ферми будет опускаться. Этот процесс будет происходить до выравнивания уровней Ферми в металле и полупро-59 воднике, что сопровождается возникновением потенциального барьера для электронов, выходящих из полупроводника:

Рис. 4.4. Энергетическая диаграмма металла и полупроводника n-типа до (а) и после контакта (б) для случая

В этом случае условия выхода электронов из металла и полупроводника становятся одинаковыми, так как для выхода из полупроводника надо затрачиать дополнительную работу . В этом случае суммарный ток через переход будет равен нулю, поскольку встречные потоки электронов через переход равны по величине.

В отличие от контакта двух металлов ширина l переходного слоя в полупроводнике, обеднённого электронами, значительно выше ( м в металле, м в полупроводнике и до нескольких сантиметров в диэлектрике).