Моделирование поверхностных свойств полупроводников. Бормонтов Е.Н - 4 стр.

р а вно ве си е с о б ъ ёмными со сто яни ями за ср а вни те льно б о льш и е вр е ме на . Ре зко й
гр а ни цы ме ж ду б ыстр ыми и ме дле нными со сто яни ями не сущ е ствуе т, но о б ычно
е ё пр и нято пр о во ди ть по ур о вню вр е ме ни р е ла кса ци и , со о тве тствую щ е му ча сто те
1 кГц.
          В за ви си мо сти о т эне р ге ти че ско го по ло ж е ни я ур о вне й по ве р хно стных
со сто яни й в за пр е щ е нно й зо не по лупр о во дни ка р а зли ча ю т мо но э не р ге ти че ски е
П С, и ме ю щ и е ди скр е тный ур о ве нь, и П С, ква зи не пр е р ывно р а спр е де лённые по
э не р ги и в за пр е щ е нно й зо не по о пр е де лённо му за ко ну, о б р а зую щ и е ко нти нуум
П С.
          П о ве р хно стные со сто яни я мо ж но кла сси ф и ци р о ва ть та кж е , и схо дя и з
ф и зи че ско й пр и р о ды и ли пр и чи ны и х во зни кно ве ни я. Н а и де а льно й, а то ма р но -
чи сто й по ве р хно сти , со де р ж а щ е й то лько а то мы р е ш е тки о сно вно го ве щ е ства ,
до по лни те льные со сто яни я и ме ю тся по то му, что во лно вые ф ункци и эле ктр о но в у
по ве р хно сти во змущ е ны всле дстви е на р уш е ни я тр а нсляци о нно й пе р и о ди чно сти
кр и ста лли че ско й р е ш е тки и ли о б р ыва ва ле нтных связе й. В р е зульта те
р а зр е ш е нные эле ктр о нные со сто яни я у по ве р хно сти о тли ча ю тся о т со сто яни й в
о б ъ ёме . П о ве р хно стные со сто яни я это го ти па на зыва ю тся со сто яни ями Та мма и ли
Ш о кли по и ме ни впе р вые и х и зучи вш и х учёных.
          Та мм, р а ссма тр и ва я мо де ль Кр о ни га -П е нни , с уче то м о б р ыва
пе р и о ди че ско го по те нци а ла на по ве р хно сти , по лучи л, что р е ш е ни е ур а вне ни я
Ш р е ди нге р а в это м случа е да ёт спе ктр эле ктр о нных со сто яни й, эне р ге ти че ски
со о тве тствую щ и й за пр е щ е нно й зо не по лупр о во дни ка . В о лно вые ф ункци и ,
о пи сыва ю щ и е со сто яни я э ле ктр о на в э то м ди а па зо не спе ктр а , о ка зыва ю тся
ло ка ли зо ва нными вб ли зи по ве р хно сти по лупр о во дни ка . П ло тно сть та ммо вски х
П С в ко нкр е тно м по лупр о во дни ке по по р ядку ве ли чи ны р а вна ко нце нтр а ци и
а то мо в у по ве р хно сти и ли пр и б ли ж е нно N2/3см-2, где N- ко нце нтр а ци я а то мо в в
о б ъ ёме . Д ля кр е мни я N=5•10 22см-3 и пло тно сть со сто яни й Та мма и ме е тпо р ядо к
1015 см-2. П р и та ко й высо ко й ко нце нтр а ци и со сто яни й в по ве р хно стно й зо не , е сли
э та зо на за по лне на ча сти чно , во змо ж но по явле ни е ме та лли че ско й пр о во ди мо сти
вдо льпо ве р хно сти по лупр о во дни ка .
          Ш о кли , р а ссчи тыва я э не р ге ти че ски й спе ктр це по чки а то мо в ко не чных
р а зме р о в, по ка за л, что на ли чи е гр а ни ц пр и во ди т к о тщ е пле ни ю о тр а зр е ш е нных
зо н по о дно му о б ъ ёмно му со сто яни ю и во зни кно ве ни ю со сто яни й в за пр е щ е нно й
зо не , ло ка ли зо ва нных вб ли зи гр а ни цы. Ш о кли е вски е П С мо ж но тр а кто ва ть ка к
не на сыщ е нные ва ле нтные связи а то мо в, на хо дящ и хся на по ве р хно сти .
          Те о р е ти че ски е мо де ли Та мма и Ш о кли пр о ясни ли ф и зи че скую пр и р о ду и
пр и чи ны во зни кно ве ни я П С на и де а льно й по ве р хно сти , но о ни не о пи сыва ю т
э ле ктр о нные со сто яни я на р е а льных по ве р хно стях. И ссле до ва ни е р е а льных
по ве р хно стных со сто яни й, на пр и ме р , в стр уктур а х ме та лл-ди эле ктр и к-
по лупр о во дни к (М Д П ) по ка за ло , во -пе р вых, что П С не пр о во дящ и е и это не
по зво ляе т связыва ть и х с ур о внями Та мма , во -вто р ых, экспе р и ме нта льные
спе ктр ы по ве р хно стных             со сто яни й    М Д П -стр уктур       на сто лько      пла вно
р а спр е де ле ны по за пр е щ е нно й зо не , что да ж е о тда лённо не на по ми на ю т
ди скр е тные ур о вни , и ни ци и р о ва нные о б о р ва нными связями (со сто яни я Ш о кли ).


                                                     4