Вплив металу на поверхневі характеристики напівпровідника

  • L. G. Il'chenko Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України
  • V. V. Il'chenko Київський національний університет імені Тараса Шевченка
  • V. V. Lobanov Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України

Анотація

В наближенні діелектричного формалізму при відсутності безпосереднього контакту напівпровідник–метал та зовнішньої напруги для несиметричної за об’ємними та поверхневими характеристиками «напівпровідник–вакуум–метал» (НВМ) системи розраховано потенціал їх взаємодії, який враховує відмінності в об’ємних властивостях кожного з трьох середовищ, зарядовий стан поверхонь напівпровідника і металу та їх мікроскопічну структуру. Неперервність потенціалу сил зображення і, відповідно, сумарного потенціалу та єдиний (вакуумний) рівень відліку енергії в НВМ системі забезпечується коректним урахуванням просторової дисперсії функцій діелектричної проникності напівпровідника та металу.

зі зменшенням товщини вакуумної щілини  внесок структурного потенціалу в сумарний потенціал суттєво зростає, оскільки збільшується взаємний вплив мікроскопічної (атомної) структури кожної з двох поверхонь. Показано, що структурний потенціал, який є суперпозицією вкладів мікроскопічної структури кожної з двох поверхонь, несиметричний і обумовлює локальну зміну висоти потенціального бар'єру у вакуумній щілині, а також латеральну (уздовж меж поділу) зміну сумарного потенціалу у всій НВМ системі.

Присутність металу на відстанях менших області поверхневого заряду поверхні напівпровідника змінює величину поверхневого вигину зон напівпровідника, а при подальшому зменшенні вакуумного проміжку до відстаней  мікроскопічна структура металевої поверхні може стимулювати латеральний перерозподіл густини заряду (поверхневих станів) не тільки на поверхні напівпровідника, але і в його приповерхневій області.

Посилання

Modinos A. Field, thermionic, and secondary electron emission spectroscopy. – New York: Plenum, 1984. – 375 p.

Scanning tunneling microscopy and spectroscopy: theory, techniques and applications / Ed. Dawn A. Bonnell. – 1993. – 578 p.

Scanning tunneling microscopy I: General principles and applications to clean and adsorbate-covered surfaces / Eds. H.-J.Guntherodt, R.Wiesendanger. – 1992. – 280 p.

Magonov S.N., Whangbo M.-H. Surface analysis with STM and AFM : experimental and theoretical aspects of image analysis. – Weinheim; New York, Basel; Cambridge; Tokio: VCH. – 1996. – 320 p.

Sze S.M. Physics of semiconductor devices. – New York: J.Wiley. –1981. – 803 p.

Пека Г.П., Стріха В.І. Поверхневі та контактні явища в напівпровідниках. – Київ: Либідь. – 1992. – 237 с.

Mоnch W. Semiconductor surfaces and interfaces. – Berlin, Heidelberg: Springer. – 1995. – 540 p.

Находкін М.Г., Шека Д.І. Фізичні основи мікро та наноелектроніки. – Київ: київський ун-т. – 2005. –432 с.

Габович А.М., Ильченко Л.Г., Пашицкий Э.А.. Электростатическое взаимодействие зарядов с поверхностью металлов и полупроводников // Физика твердого тела. – 1979. – Т. 21, № 6. – С. 1683–1689.

Габович А.М., Ильченко Л.Г., Пашицкий Э.А. Электростатическая энергия заряда вблизи поверхности металла и полупроводника // Препринт ИФ-78-14, Киев. – 1978. – 27 с.

Gabovich А.M., Il'chenko L.G., Pashitskii E.A., Romanov Yu.A. Еlectrostatic energy and screened charge interaction near the surface of metals with different Fermi surface shape // Surf. Sci. – 1980. – V. 94. – P. 179–203.

Il’chenko L.G. Role of microscopic structure of the surface in field emission from semiconductors. 12th Intern. Vacuum Microelectronics Conf. Darmstadl, Germany, Technical Digest. – 1999. –P. 84–85.

Il’chenko L.G., Il’chenko V.V., Goraychuk T.V., Rangelow I.W. Microscopic structure of the semiconductor surface in the external electric field // Chemistry, physics and technology of surfaces. – 2001. – N 4–6. – P. 186–195.

Ільченко Л.Г., Ільченко В.В., Лобанов В.В. Розподіл електростатичного потенціалу в системі напівпровідник-вакуум-метал у відсутності зовнішньої напруги // Вісн. Київ. ун-ту. Радіофізика та електроніка. – 2009. – № 3. – C. 237–242.

Ільченко Л.Г., Ільченко В.В., Лобанов В.В. Вплив близько розташованого метала на формування області просторового заряду в напівпровіднику // Вісн. Київ. ун-ту. Радіофізика та електроніка. – 2010. – № 1. – C. 174–179.

Ильченко Л.Г., Пашицкий Э.А., Романов Ю.А. Взаимодействие зарядов в слоистых системах с пространственной дисперсией // Препринт ИФ-80-13, Киев. – 1980. – 42 с.

Ильченко Л.Г., Пашицкий Э.А., Романов Ю.А. Электростатический потенциал зарядов в слоистых системах с пространственной дисперсией // Физика твердого тела. – 1980. – Т. 22, Вып. 9. – С. 2700–2710.

Il'chenko L.G., Pashitskii E.A., Romanov Yu.A. Charge interaction in layered systems with spatial dispersion // Surf. Sci. – 1982. – V. 121. – P. 375–395.

Ільченко Л.Г., Ільченко В.В., Лобанов В.В. Потенціал сил зображення між близько розділеними вакуумним проміжком напівпровідником і металом (розмірно-квантованою плівкою металу) // Вісн. Київ. ун-ту. Радіофізика та електроніка – 2008. – Вип. 11. – С. 29.

Il’chenko L.G. Goraychuk T.V. Role of the image forces potential in the formation of the potential barrier between closely spaced metals. // Surf. Sci. – 2001. – 478. – Р. 169–179.

Ильченко Л.Г., Савон А.А. Электростатический потенциальный рельеф поверхности диэлектриков с дискретным распределением зарядов // Препринт ИТФ-92-27Р, Кев. – 1992. – 31 с.

Ільченко Л.Г., Ільченко В.В., Лобанов В.В. Роль атомної структури поверхонь у формуванні потенціалу у вакуумному проміжку між близько розділеними металом та напівпровідником // Химия, физика и технология поверхности. – 2008. – Вып. 14. – С. 43–51.

Ильченко Л.Г., Лобанов В.В. Теоретический расчёт структурного потенциала в сверхтонкой вакуумной щели между двумя твёрдыми телами. Физико-химия наноматериалов и супрамолекулярных структур. / Под ред А.П. Шпака, П.П. Горбика. Киев: Наук. думка. – 2007. – Т. 2. – С. 52–81.

Ильченко Л.Г., Лобанов В.В., Чуйко О.О. Роль микроструктуры поверхности в формировании потенциала взаимодействия между близкоразделёнными вакуумным промежутком неидентичными диэлектрическими (полупроводниковыми) наночастицами // Химия, физика и технология поверхности. – 2006. – Вып. 11–12. – С. 4–19.

Ільченко Л.Г., Лобанов В.В., Чуйко О.О. формування потенціального бар’єру між двома близько розділеними  металами з субмоношаровим адсорбційним покриттям // Фізика і хімія твердого тіла. – 2005. – Т. 6, № 3. – С. 471–475.

Inkson J.C. The electrostatic image potential in metal semiconductor junctions // J. Phys. C. –1971. – V. 4, N 5. – P. 591–597.

Bennet M., Inkson J.C. Exchange and correlation potential in silicon // J. Phys. C. – 1977. – V. 10, N 5. – P. 987–999.

Сидякин А.В. Вычисление поляризационного вклада в энергию взаимодействия заряда с поверхностью металла – Журн. экспер. и теор. физики. – 1970. – Т. 58, Вып. 2. – С. 573–581.

Ильченко Л.Г., Ильченко В.В., Лобанов В.В. Влияние атомной структуры поверхности металла на потенциальный рельеф близко расположенной поверхности полупроводника // Наносистемы, наноматериалы, нанотехнологии. – 2011. – Т. 9, Вып. 2. – С. 315–319.

Jensen K.L. Improved Fowler-Nordheim equation for field emission from semiconductors // J.Vac. Sci. Technol. B. – 1995. – V. 13, N 2. – P. 516–521.

Huang Z.-H., Weimer M., Allen R.E. Internal image potential in semiconductors: Effect on scanning tunneling microscopy // Phys. Rev. B. – 1993. – V. 48, N 20. – P. 15068–15076.

Фишер Р., Нойман Х. Автоэлектронная эмиссия полупроводников. – Москва: Наука. – 1971. – 215 с.

Il’chenko L.G., Kryuchenko Yu.V. External field penetration effect on current-field characteristics of metal emitters // J.Vac.Sci.Technol. B. – 1995. – V. 13, N 2. – P. 566–570.

Il’chenko L.G. Electrostatic interaction of charges on a semiconductor surface // Surface Sci. – 1991. – V. 243. – P. 334–336.

Il’chenko L.G., Ogenko V.M. Image forces near the surface  of semiconductor with a space charge region // Surf. Sci. Lett. – 1992. – V. 262. – P. L147–L150.

Опубліковано
2011-08-29
Як цитувати
Il’chenko, L. G., Il’chenko, V. V., & Lobanov, V. V. (2011). Вплив металу на поверхневі характеристики напівпровідника. Поверхня, (3(18), 29-49. вилучено із https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/433
Розділ
Теорія хімічної будови і реакційної здатності поверхні.