Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Бонч-Бруевич В.Л. -> "Физика полупроводников " -> 139

Физика полупроводников - Бонч-Бруевич В.Л.

Бонч-Бруевич В.Л. , Калашников С.Г. Физика полупроводников — Москва, 1977. — 678 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikov1977.djvu
Предыдущая << 1 .. 133 134 135 136 137 138 < 139 > 140 141 142 143 144 145 .. 295 >> Следующая


Учитывая сказанное выше, мы приходим к энергетической диаграмме «реальной» поверхности, изображенной на рис. 10.4. Здесь для простоты показаны только два дискретных уровня Тамма (Esl и Es%) и один уровень адсорбированного атома. Вследствие заряда поверхности (созданного уровнями всех типов) электрический потенциал ср в приповерхностном слое полупроводника (толщина которого порядка длины экранирования Дебая) изменяется и, соответственно, энергетические зоны искривляются (рисунок соответствует отрицательному заряду поверхности). Разность потенциалов между поверхностью полупроводника и его объемом (где зоны уже горизонтальны) мы будем называть поверхностным потенциалом.

Рис. 10.4. Энергетическая диаграмма реальной поверхности кристалла.
322

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ СОСТОЯНИЯ 1ГЛ. X

В дальнейшем яы будем, его выражать в безразмерных единицах:

Ys=*-$-. (1.5)

так как именно в этом виде он обычно входит в различные формулы.

Приведенная диаграмма является, конечно, тоже очень упрощенной. Так, при достаточно большом числе адсорбированных атомов или иных структурных дефектов поверхность следует рассматривать уже как неупорядоченную систему, применяя для теоретического ее исследования методы, развитые в физике сильно легированных полупроводников (гл. XIX).

§ 2. Влияние поверхностного потенциала на электропроводность

При изменении поверхностного потенциала изменяются концентрации электронов и дырок в приповерхностном слое полупроводника,

а следовательно, и его электропроводность. Поэтому, исследуя, как меняется электропроводность при различной обработке поверхности, можно выяснить, как при этом изменяется заряд поверхности, и отсюда получить данные о поверхностных состояниях.. Рассмотрим пластинку однородного полупроводника, одна из поверхностей которой лежит в плоскости х = О (рис. 10.5), а толщина d намного меньше других размеров. Ширину пластинки положим равной единице. Сила тока через бесконечно тонкий слой пластинки (х, х + dx) есть

е |>РР (х) + fi„n (*)] g dx,

а ее изменение по сравнению со случаем неискривленных зон (Fs = = 0) равно

е {fip [р (х) - р0] + \in [п (х) - n0]} § dx.

Поэтому, обозначая

СО

Гр= Пр (*) - А>] dx,

(2Д)

СО '

Г„ = I [п(х) — п0] dx,

о

мы находим, что изменение электропроводности пластинки AG (рассчитанное на единицу длины и единицу ширины пластинки),

Рис. 10.5. К вычислению влияния поверхности на электропроводность.
ВЛИЯНИЕ НА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ

323

обусловленное влиянием поверхности при х = 0, есть

ДС= ^ = фр(Гр + 6Гя), (2.2)

где b — [л„/[лр. Величину AG часто называют поверхностной проводимостью. В интегралах (2.1) в качестве верхнего предела мы положили оо (вместо координаты второй поверхности), предполагая, что толщина пластинки d хотя бы в несколько раз превышает длину экранирования.

Мы считали подвижности в приповерхностном слое равными их значениям цр и |t, в объеме. В действительности на поверхности происходит дополнительное рассеяние импульса. Поэтому при точных расчетах вместо \ап и нужно пользоваться «поверхностными» подвижностями, которые, при определенных предположениях о

Ys>0 а)

F~

ys<o

6)

Рис. 10.6. Обогащенный (а), обедненный (б) и инверсионный (в) приповерхностные слои в полупроводнике п-типа.

характере рассеяния на поверхности, можно вычислить (подробнее см., например, в [1]). Однако эта поправка не меняет принципиальные результаты, и мы учитывать ее не будем.

Таким образом, расчет влияния поверхностного потенциала на электропроводность сводится к вычислению распределения р (х) и п (х) в слое объемного заряда. Однако общий характер зависимости AG от Ys можно выяснить без расчета. Положим для определенности, что мы имеем полупроводник п-типа. При положительном потенциале поверхности зоны искривляются вниз и край зоны основных носителей Ес приближается к уровню Ферми (рис. 10.6, а). Поэтому у поверхности образуется слой, обогащенный электронами, и AG будет непрерывно увеличиваться при возрастании При Ys <0 зоны искривляются вверх (рис. 10.6, б) и, соответственно, приповерхностный слой обедняется электронами. Пока (F — Ev) у поверхности остается больше (Ес — F), концентрация дырок р п везде и AG уменьшается при увеличении |У5|. Однако, когда искривление зон становится таким, что F оказывается ближе к Ег„ нежели к Ес, концентрация дырок в приповерхностном слое делается
324

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ СОСТОЯНИЯ [ГЛ. X

больше концентрации электронов, т. е. образуется инверсионный слой, в данном случае p-типа (рис. 10.6, в). Аналогично, в дырочном полупроводнике инверсионный слой имел • бы проводимость n-типа. Поэтому при дальнейшем увеличении |FS| проводимость AG проходит через минимум и снова увеличивается, теперь уже за счет увеличения концентрации дырок в инверсионном слое.
Предыдущая << 1 .. 133 134 135 136 137 138 < 139 > 140 141 142 143 144 145 .. 295 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed