Искривление - зона
Cтраница 4
Если между металлическим электродом и полупроводником приложить напряжение, то заряд на металле будет действовать аналогично заряду на поверхности полупроводника и вызывать искривление зон. Если на электроде расположены отрицательные заряды, то искривление зон будет происходить вверх, если положительные, то вниз. Изгиб означает изменение концентрации носителей тока в приповерхностном слое. [47]
Однако в случае более толстых пленок ( d - 0 3 мкм) для объяснения изменения типа проводимости за счет адсорбции необходимо предположить сильное искривление зоны ( более 20 kQT) Y что, по мнению авторов [189], маловероятно. В этом случае основную роль играют диффузионные процессы: диффузия кислорода по вакансиям теллура или междоузлиям, диффузия вакансий к поверхности и их аннигиляция. [48]
Однако в случае более толстых пленок ( d - 0 3 мкм) для объяснения изменения типа проводимости за счет адсорбции необходимо предположить сильное искривление зоны ( более 20 k0T) r что, по мнению авторов [189], маловероятно. В этом случае основную роль играют диффузионные процессы: диффузия кислорода по вакансиям теллура или междоузлиям, диффузия вакансий к поверхности и их аннигиляция. [49]
 |
Энергетические диаграммы кремния р-типа ( а и двуокиси кремния ( б. [50] |
Но поскольку для системы, находящейся в условиях термодинамического равновесия, положение уровня Ферми должно оставаться постоянным, вблизи поверхности полупроводника энергетические зоны искривляются, как показано на рис. 3.5. Величина искривления зон характеризуется энергией, равной qtyo, где г з0 - поверхностный потенциал. [51]
Таким образом, гидродинамический анализ горения аэродисперсных систем показал, что относительное движение фаз возникает не только в процессе гравитационного оседания частиц пыли, но и в результате вынужденного рассеяния фаз аэрозоля при искривлении зоны горения. При этом в последнем случае гидродинамика двухфазной системы стимулирует разрушение плоского фронта пламени и, следовательно, переход горения аэрозоля от плосколаминарной формы к турбулентной. Важнейшим выводом из сказанного выше является заключение о неправомерности переноса представлений о постоянстве нормальной скорости горения на аэродисперсные системы, поскольку искривление фронта пламени меняет соотношение горючего и окислителя, поступающих в зону горения ( фазодинамический эффект), а следовательно, меняется температура горения и скорость движения зоны химической реакции по свежей смеси. [52]
Качественно сходные, но количественно иные соотношения получатся в том случае, когда концентрация переходного комплекса соизмерима с двумерной концентрацией носителей тока и дефектов или когда основные эффекты проявляются в изменении энергий активации в результате искривления зон у поверхности, появления качественно иных уровней и перемещения положения потенциала Ферми при изменении концентрации примесей. [53]
Появление на поверхности полупроводника хемосор-бированных частиц, связанных с поверхностью прочной связью, приводит, как мы видели, к заряжению поверхности, что в свою очередь имеет своим следствием искривление энергетических зон внутри полупроводника. Такое искривление зон имеет место, конечно, и в частном случае квазиизолированной поверхности. [54]
Это приводит к появлению на поверхности полупроводника отрицательного поверхностного заряда, под действием которого энергетические зоны полупроводника искривляются вверх. Вследствие сильного искривления зон на поверхности полупроводника с электропроводностью л-типа может образоваться инверсионный слой. [55]
Как уже было сказано в гл. II, искривление зон за счет поля поверхностного заряда может привести к образованию у поверхности кристалла тонкого слоя ( порядка 10 - 4 - 10 - 6 см), электропроводность которого будет противоположна электропроводности в основном объеме кристалла. Такие слои называют инверсными. [56]
Обычно их можно объяснить изменениями [ п - ] и [ р ] поверхности. Кинетика адсорбции из-за искривления зон в результате заряжения будет протекать по уравнениям, привычным для неоднородных поверхностей [35], в частности, при простейших предположениях можно ожидать согласия с логарифмическим уравнением [36], которое хорошо описывает многие процессы хемосорбции на полупроводниках. К сожалению, без контроля по кинетике изотопного обмена с адсорбированными молекулами и без количественных электрических измерений одна лишь применимость этого уравнения не может служить подтверждением механизма. По разобранным выше причинам в исходное дифференциальное уравнение в виде сомножителя может входить объемная концентрация сорбтива в дробной степени. При высоких заполнениях поверхности электронно - или дырочно-активным адсорбтивом его концентрация исчезает из кинетического уравнения, как при насыщении в кинетике Ленгмюра, и одновременно устанавливается некое устойчивое состояние, при котором по причинам, указанным выше, качество и концентрация исходных дефектов перестанут сказываться, и будет утеряна или сильно снижена чувствительность к другим факторам. [57]
Сделать количественную оценку влияния заряда, локализованного в поверхностных состояниях, на форму зон чрезвычайно трудно. Поэтому в металлах искривление зон пренебрежимо мало. В полупроводниках и изоляторах такая полная компенсация невозможна из-за очень низкой плотности носителей, и существование занятых поверхностных состояний может привести к возникновению поверхностных потенциалов от нескольких милливольт до Нескольких вольт. В этих материалах эффекты искривления зон простираются на несколько микрон от поверхности вглубь кристалла. [58]
Изложенная теория в ряде случаев может служить основой для объяснения изменений интенсивности люминесценции, происходящих под действием газообразных и жидких сред, с которыми крис-таллофосфор приводится в соприкосновение. Так, если искривление зон вызывает опустошение уровней центров свечения, лежащих в приповерхностном слое, и если толщина этого слоя составляет достаточно большую долю от общей толщины кристалла или диаметра зерна, то концентрация центров свечения, способных принять участие в люминесценции, может существенно уменьшиться. С другой стороны, опустошение уровней глубоких доноров может превратить их в центры тушения. [59]
Мы видели, что наличие поверхностных состояний приводит к искривлению зон энергии в приповерхностном слое. И если это искривление зон велико ( Vs велико), то дополнительное искривление зон, обусловленное контактом полупроводника с металлом, может мало сказаться на свойствах этих контактов. Другими словами, свойства запирающих и антизапирающих слоев будут мало зависеть от природы металла в том случае, когда в действительности они создаются поверхностными состояниями. Различают медленные и быстрые поверхностные состояния в зависимости от времени обмена носителями заряда между ними и объемом. Для медленных состояний времена установления равновесия имеют значение от десятых долей секунды до многих часов. Для быстрых состояний эти времена имеют значение примерно от 10 - 4 до 10 - 6 сек. Медленные состояния связаны с атомами или ионами, адсорбированными на слой окиси или какой-либо другой промежуточный слой полупроводника. Быстрые состояния локализованы на границе между объемом полупроводника и окисной пленкой. [60]
Страницы: 1 2 3 4 5