к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Инверсионный слой

Инверсионный слой - слой у границы полупроводника, в к-ром знак осн. носителей заряда противоположен знаку осн. носителей в объёме полупроводника. Образуется у свободной поверхности полупроводника или у его контакта с диэлектриком, металлом или др. полупроводником (см. Гетеропереход ).Образование И. с. обусловлено воздействием на поверхность нормального к ней электрического поля, к-рое, согласно зонной теории, приводит к изгибу зон вблизи поверхности (см. Поля эффект ).Если, напр., в полупроводнике р-типа искривление таково, что уровень Ферми EF становится ближе к дну зоны проводимости Ec, чем к потолку валентной зоны Ev, то вблизи поверхности образуется И. с., в к-ром концентрация электронов больше концентрации дырок (рис. 1, а). И. с. всегда изолирован от осн. объёма полупроводника запорным слоем. И. с. у границы раздела полупроводник-диэлектрик (вакуум) изолирован с обеих сторон и аналогичен тонкой полупроводниковой плёнке, в к-рой в качестве осн. носителей выступают неосн. носители в объёме. В случае гетеропереходов И. с. изолирован запорными слоями с обеих сторон - один из них в "своём", а другой - в "чужом" полупроводнике.
1-83.jpg
Рис. 1. а - Зонная диаграмма полупроводника р-типа (р-Si) вблизи границы с диэлектриком (SiO2); инверсионный слий толщиной d имеет проводимость n-типа; Eс - дно зоны проводимости, Ev, - вершина валентной зоны, js - поверхностный потенциал электрич. поля, ЕF- уровень Ферми; б - Потенциальная яма для электрона при js>0; E0, E1 - уровни энергии электрона.

С помощью внеш. электрич. поля можно управлять концентрацией носителей в И. с. на единицу площади поверхности и его эфф. толщиной d. Источники этого поля - заряды, внедрённые в диэлектрич. слой, нанесённый на полупроводник или заряд спец. полевого электрода, изолированного от полупроводника тонким диэлектрнч. слоем (см. МДП-структура; рис. 2). Приближённое условие образования И. с. для рис.1, a имеет вид:
1-84.jpg
где Es - напряжённость электрич. поля на поверхности, Eg - ширина запрещённой зоны, lD - дебаевский радиус экранирования в объёме полупроводника, T - темп-pa, e - заряд электрона.
1-85.jpg
Pис. 2. МДП-структура.

Типичные толщины И. с. с вырожденным газом носителей d~40-100 Е. (толщины запорного слоя 103-104 Е). В случае гетероперехода часть носителей из объёма одною полупроводника проникает через барьер в другой, уравнивая EF в объёме обоих. В результате переноса заряда создаётся внутр. электрич. поле, приводящее к изгибу зон и образованию потенциальной ямы.
Электрическое квантование. Ограниченность И. с. в направлении нормали к поверхности приводит к квантованию энергии движения носителей:
1-86.jpg
где i=0, 1, ...-целые числа, k- волновой вектор в плоскости И. с., т* - эффективная масса носителей заряда (для простоты изотропная в плоскости И. с.). Из (*) видно, что каждое Ei является дном i-й электрич. подзоны. Переходы между разл. электрич. подзонами наблюдаются по резонансному поглощению излучения в дальнем ИК-диапазоне. При высоких концентрациях носителей в И. с. ns, т. е. при iд1, а также для И. с. с большой протяжённостью в глубь полупроводника уровни Ei сближаются до расстояния, к-рое меньше их собств. ширины или kT, и свойства И. с. становятся классическими. Электроны в И. с., если заселена только ниж. подзона i=0, ведут себя как идеальный двумерный электронный газ; плотность состояний в i-й подзоне на единичный интервал энергии (рис. 1, б):
1-87.jpg
Здесь E0 - дно подзоны, gv - число эквивалентных энергетич. зон в импульсном пространстве. Для И. с. в кристаллографич. плоскости (100) p-Si gv-2, для И. с. в p-GaAs gv=l. При малых поверхностных концентрациях ns, когда заполнена лишь осн. подзона (i=0):
1-88.jpg
Прямое доказательство двумерности электронного газа в тонких И. с. было впервые получено в экспериментах А. Б. Фаулера (А. В. Fowler), Фэнга (Fang), Хауарда (Howard) и Стайлса (Stiles), обнаруживших в 1966 квантовые осцилляции магнитосопротивления И. с. в Si, периодичные по концентрации, с периодом, зависящим только от нормальной компоненты Н (см. Шубникова-де Хааза эффект, Квантовые осцилляции в магнитном поле).
Кулоновское взаимодействие носителей в И. с. характеризуется отношением потенциальной энергии e2(pns)1/2 к ср. кинетической, к-рая при низких температурах для носителей в И. с. равна энергии нулевых колебаний 1-89.jpg . Предсказывалось, что при малых концентрациях носителей в И. с. возможен фазовый переход в упорядоченное состояние (см. Вигнеровский кристалл ).Эксперим. сведений о возникновении в И. с. вигнеровской кристаллизации пока (1987) не получено.
Применение. И. с. является осн. элементом полевого МДП-транзистора, запоминающих устройств и др. приборов микроэлектроники .На мн. характеристики И. с., в частности на электропроводность, существенно влияет рассеяние носителей заряж. примесями, фононами и шероховатостью поверхности полупроводника. И. с. служит также важным объектом исследований свойств двумерных проводников. Осн. физ. явления, изучаемые в И. с.: активационное поведение электропроводности (см. Андерсеновская локализация), отрицательное магнитосопротивление (см. Магнитосопротивление), эффект Шубникова - де Хааза, циклотронный резонанс и др.

Литература по инверсионному слою

  1. Andо Т., Fowler А. В., Stern F., Electronic properties of two-dimensional systems, "Revs Mod. Phys.", 1982, v. 54, p. 437;
  2. Пикус Г. Е., Основы теории полупроводниковых приборов, М., 1965:
  3. Бонч-Бруевич В. Л., Калашников С. Г., Физика полупроводников, М., 1977;
  4. Стриха В. И., Контактные явления в полупроводниках, К., 1982;
  5. Родерик Э. X., Контакты металл-полупроводник, пер. с англ., М., 1982.

3. С. Грибников, В. М. Пудалов

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, почему "черные дыры" - фикция?
Согласно релятивистской мифологии, "чёрная дыра - это область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе и кванты самого света). Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер - гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он равен радиусу Шварцшильда".
На самом деле миф о черных дырах есть порождение мифа о фотоне - пушечном ядре. Этот миф родился еще в античные времена. Математическое развитие он получил в трудах Исаака Ньютона в виде корпускулярной теории света. Корпускуле света приписывалась масса. Из этого следовало, что при высоких ускорениях свободного падения возможен поворот траектории луча света вспять, по параболе, как это происходит с пушечным ядром в гравитационном поле Земли.
Отсюда родились сказки о "радиусе Шварцшильда", "черных дырах Хокинга" и прочих безудержных фантазиях пропагандистов релятивизма.
Впрочем, эти сказки несколько древнее. В 1795 году математик Пьер Симон Лаплас писал:
"Если бы диаметр светящейся звезды с той же плотностью, что и Земля, в 250 раз превосходил бы диаметр Солнца, то вследствие притяжения звезды ни один из испущенных ею лучей не смог бы дойти до нас; следовательно, не исключено, что самые большие из светящихся тел по этой причине являются невидимыми." [цитата по Брагинский В.Б., Полнарёв А. Г. Удивительная гравитация. - М., Наука, 1985]
Однако, как выяснилось в 20-м веке, фотон не обладает массой и не может взаимодействовать с гравитационным полем как весомое вещество. Фотон - это квантованная электромагнитная волна, то есть даже не объект, а процесс. А процессы не могут иметь веса, так как они не являются вещественными объектами. Это всего-лишь движение некоторой среды. (сравните с аналогами: движение воды, движение воздуха, колебания почвы). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 18.02.2020 - 07:57: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> ПРОБЛЕМА КРИМИНАЛИЗАЦИИ ЭКОНОМИКИ - Карим_Хайдаров.
18.02.2020 - 07:53: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Ю.Ю. Болдырева - Карим_Хайдаров.
17.02.2020 - 19:50: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> Эксперименты Сёрла и его последователей с магнитами - Карим_Хайдаров.
17.02.2020 - 19:49: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Тиртхи - Карим_Хайдаров.
17.02.2020 - 19:13: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
17.02.2020 - 19:09: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> Вихревые эффекты и вихревые теплогенераторы - Карим_Хайдаров.
17.02.2020 - 19:06: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> Эксперименты Андрея Петровича Хрищановича - Карим_Хайдаров.
17.02.2020 - 18:48: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> КОМПЬЮТЕРНО-СЕТЕВАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров.
17.02.2020 - 18:47: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
16.02.2020 - 10:08: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
16.02.2020 - 10:07: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Проблема народного образования - Карим_Хайдаров.
16.02.2020 - 10:05: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Фурсова - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution