Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Бонч-Бруевич В.Л. -> "Физика полупроводников " -> 92

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 .. 86 87 88 89 90 91 < 92 > 93 94 95 96 97 98 .. 295 >> Следующая


(4.1)

(4.2)

(4.3)

(4.4)

Здесь введено обозначение

Ф = Е0 — F.

(4.5)

(4.6)

где

д 4 пт0е№

(2л/г)3

(4.7)
212

ЯВЛЕНИЯ в КОНТАКТАХ (МОНОПОЛЯРНАЯ ПРОВОДИМ.) [ГЛ. V!



ф

___t

Остановимся подробнее на физическом смысле выражения (4.5). Рассмотрим сначала металлы. В них уровень Ферми совпадает с максимальной энергией электронов проводимости (если отвлечься от слабой «размазки» распределения Ферми при Т Ф 0). При этом концентрация электронов в зоне практически не зависит от температуры (ср. § V.6). Поэтому Ф в металлах совпадает с работой, ^ необходимой для удаления электрона с максимальной энергией из металла в вакуум (рис. 6.3). Однако при применении формулы (4.5) к невырожденным полупроводникам может возникнуть недоумение, так как в этом случае уровень Ферми F лежит внутри запрещенной зоны энергий (рис. 6.4) и поэтому Ф не соответствует работа удаления какого-либо реально существующего электрона. Причина этого, кажущегося странным, результата заключается в том, что js зависит не только от энергии электронов, но еще и от их концентрации в зоне, а эта последняя в полупроводниках, в отличие от металлов, может сильно зависеть от температуры. Формулы

(4.5) и (4.6) учитывают оба эти обстоятельства, и именно поэтому, как показывает приведенный выше расчет, в формулу (4.5) входит уровень Ферми.

Рис. 6.3. Термоэлектрон' ная работа выхода из ме талла.

*-(Г

F-

Ф

-J.

4-

гт

ф

л

а)

Ei?7777777777777?,

Рис. 6.4. Термоэлектронная работа выхода из полупроводника: а) п-тип; б) р-тип.

Из сказанного также следует, что в полупроводниках работа выхода может сильно зависеть от введенных примесей. При преобладании доноров мы будем иметь проводимость п-типа и уровень Ферми будет лежать в верхней половине запрещенной зоны (рис. 6.4, а). Напротив, в случае преобладания акцепторов уровень Ферми будет в нижней половине этой зоны (рис. 6.4, б), и поэтому работа выхода во втором случае будет больше.

Отметим еще, что работа выхода может очень сильно зависеть от самых ничтожных загрязнений поверхности, даже если чужеродные атомы образуют единицы атомных слоев. Причина такого влия-
КОНТАКТНАЯ PA3HOCJb ПОТЕНЦИАЛОВ

213

ния состоит в том, что чужеродные атомы на поверхности могут обмениваться электронами с объемом кристалла и поэтому, как правило, существуют в виде положительно или отрицательно заряженных ионов, а это приводит к искривлению энергетических зон у поверхности. При отрицательном заряде поверхности зоны искривляются вверх (рис. 6.5), при положительном—: вниз. При этом электронное сродство (Е0 — Ес), зависящее только от структуры кристалла, у поверхности не изменяется. Поэтому работа выхода (Е0—F) увеличивается при искривлении зон вверх и уменьшается при искривлении вниз. Изменение работы выхода есть ДФ = —ecps, где cps — потенциал поверхности (относительно объема кристалла).

Вследствие сильного влияния загрязнения поверхности, определение термоэлектронных работ выхода требует очень тщательных опытов. Однако в настоящее время они для многих веществ достаточно хорошо известны. Пользуясь термоэлектронными работами выхода, формулу (3.3) для высоты потенциального барьера в контакте можно представить в удобном виде:

еии — Ф„ — Фп* (4.8)

§ 5. Контактная разность потенциалов

Для определения термоэлектронной работы выхода по термоэлектронному току исследуемое вещество нужно нагревать до высокой температуры, чтобы термоэлектронные токи были достаточно сильны. А для многих веществ с невысокой температурой плавления и большой работой выхода это не всегда возможно. Однако работу выхода можно определить и другими методами, не требующими нагревания тела. В частности, это удобно сделать, измеряя контактную разность потенциалов, т. е. разность потенциалов между несоприкасающимися поверхностями двух различных проводников, находящихся в электронном равновесии. Последнее можно осуществить, соединяя оба проводника металлической проволокой (однако это может быть и не обязательным, так как равновесие может установиться и за счет слабого обмена электронами.через вакуум).
Предыдущая << 1 .. 86 87 88 89 90 91 < 92 > 93 94 95 96 97 98 .. 295 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed