半导体课件第8章.pdf

第十章 半导体表面与MIS结构 10.1 表面态概念 10.2 表面电场效应 10.3 Si-SiO2系统的性质 10.4 MIS结构的C-V特性 10.5 表面电导及迁移率 2/35 10.1 表面态概念1 10.1.1 表面的特殊性 1. 表面处晶体的周期场中断； 2. 表面往往易受到损伤、氧化和沾污，从而影响器件的稳定性； 3. 表面往往需要特殊保护措施，如钝化等 4. 表面是器件制备的基础，如MOSFET等 3/35 10.1 表面态概念2 10.1.2 理想表面 V(x) 理想一维晶体的表面态：薛定谔方程 V 0 2 2 E d ψ =+ V− E ψ ≤x ψ( 0) 0 2 0 x 2m dx 0 a 2 2 d ψ ( ) V x a V x ( + ) ( ) =+ V −x E 2 ψ≥x ψ( 0) 2m dx 0 第一组解：等同于一维 表面能级 EV ⎧ 1 ⎫ 0 无限周期场的解 ⎪⎡⎣2m0 (V0 −E )⎤⎦2 ⎪ ψ1(x ) A exp ⎨ x ⎬ (x ≤0) 第二组解：对应于表面态 ⎪⎩ ⎪⎭ ψ (x ) Au (x )eik x e-kx (x =≥0) 2 1 k 在表面（x=0 ）两边，波函数指数衰减，说明电子分布几率主要集 中在x=0处，即电子被局限在表面附近。 每个表面原子对应禁带中一个表面能级，这些能级组成表面能带。 4/35 10.1 表面态概念3 10.1.2 理想表面 理想一维晶体的表面态：化学键理论 Si Si Si 例子：硅晶体