Физические основы микроэлектроники. Попов В.Ф. - 56 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

где
д
v – скорость движения домена; L – длина дуги.
Сила тока снова возрастает до значения
max
I , снова образуется домен и ток уменьшается. Так возникают колебания
тока. Частота колебаний определяется длиной образца. Например, при
L = 50 мкм она составляет 2 ГГц. Скорость движения
домена не зависит от внешнего поля и составляет 10
5
м/с. Поле лишь изменяет толщину домена.
10.10 Поверхностные состояния
В гл. 6 было показано, что энергетический спектр электрона, движущегося в строго периодическом поле
неограниченного кристалла, имеет зонную структуру: полосы разрешенных энергий отделены друг от друга зонами
запрещенных энергий. Нарушение периодичности потенциала, вызванное дефектами решетки (примесными атомами,
вакансиями и др.), приводит к возникновению в запрещенной зоне дискретных уровней.
Подобными дефектами являются и свободные поверхности кристалла, на которых происходит обрыв решетки и
нарушение периодичности ее потенциала (рис. 55,
а). Влияние такого рода дефектов на энергетический спектр электронов
было исследовано Таммом в 1932 г. Он показал, что обрыв решетки приводит к появлению в запрещенной зоне
полупроводника разрешенных дискретных уровней энергии для электронов, расположенных в непосредственной близости
от поверхности кристалла (рис. 55,
б). Такие уровни получили название поверхностных уровней или поверхностных
состояний
.
а) б)
в) г)
Рис. 55 Возникновение поверхностных состояний:
а – обрыв периодического потенциала решетки у поверхности кристалла;
б – поверхностные состояния, возникающие в следствие обрыва решетки;
в – чужие атомы
М на поверхности; г – типы поверхностных состояний
(
д
E
– однородные,
а
E – акцепторные,
р
E – рекомбинационные)
Наглядное представление о возникновении поверхностных состояний можно получить из рассмотрения связей,
действующих между атомами в объеме и на поверхности кристалла. На рис. 56 изображена плоская модель решетки
германия. Атом в объеме кристалла окружен четырьмя ближайшими соседями, связь с которыми осуществляется путем
попарного обобществления валентных электронов. У атомов, расположенных на свободной поверхности
АА, одна валентная
связь оказывается разорванной, а электронная пара неукомплектованной. Стремясь укомплектовать эту пару и заполнить
свою внешнюю оболочку до устойчивой восьмиэлектронной конфигурации, поверхностные атомы ведут себя как типичные
акцепторы, которым в запрещенной зоне соответствуют акцепторные уровни
а
E (рис. 55, б). Электроны, попавшие на эти
уровни из валентной зоны, не проникают в глубь кристалла и локализуются на расстоянии порядка постоянной решетки от
поверхности. В валентной зоне возникают при этом дырки, а в поверхностном слое полупроводника – дырочная
проводимость.

Страницы