Поверхностные уровни чужеродных атомов на поверхности

Поверхностные состояния - электронные состояния, локализованные вблизи поверхности кристалла. Волновая функция П. с. затухает в обе стороны от поверхности кристалла. Различают собств. П. с., обусловленные обрывом кристаллической решётки на границе, и несобственные, локализованные на примесях или дефектах, находящихся на поверхности или в слое окисла, покрывающего поверхность. Собств. П. с. образуют разрешённые энергетические зоны, разделённые запрещёнными зонами, и их волновые функции характеризуются волновым вектором, лежащим в плоскости, касательной к поверхности. Поверхностные разрешенные зоны могут располагаться в области энергий, соответствующих как запрещённым, <так и разрешённым объёмным зонам (см. Зонная теория). При отсутствии в объёме состояний с и, соответствующих П. с., эти П. с. наз. истинными, в обратном случае - поверхностными резонансами.

Таммовские уровни возникают на совершенно чистой поверхности полупроводника. Практически с такой поверхностью никогда не приходится иметь дело. Реальные поверхности твердых тел всегда покрыты слоем большей или меньшей толщины адсорбированных или химически связанных атомов и молекул.

Заполнение акцепторных уровней, создаваемых адсорбированными частицами, означает локализацию электронов около этих частиц и заряжение их отрицательным знаком.

Удаление электронов с донорных уровней, создаваемых адсорбированными частицами, означает локализацию дырок около этих частиц и заряжение их положительным знаком.

На рисунке показана зонная структура полупроводника. Вертикальной прямой ВС обозначена одна из его свободных поверхностей. Пусть на этой поверхности химически сорбировалась частица М. При химической адсорбции волновые функции решетки и частицы перекрываются настолько, что частицу М можно рассматривать как примесь, локально нарушающую периодичность потенциала решетки. Подобное нарушение должно приводить к возникновению в запрещенной зоне дискретного уровня Р донорного или акцепторного типа.

Дата добавления: 2014-01-07