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, что, как ни тужатся релятивисты, CMB (космическое микроволновое излучение) - прямое доказательство существования эфира, системы абсолютного отсчета в космосе, и, следовательно, опровержение Пуанкаре-эйнштейновского релятивизма, утверждающего, что все ИСО равноправны, а эфира нет. Это фоновое излучение пространства имеет свою абсолютную систему отсчета, а значит никакого релятивизма быть не может. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Форум Рыцари теории эфира


Рыцари теории эфира
 21.09.2020 - 07:58: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров.
21.09.2020 - 07:52: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
21.09.2020 - 06:33: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
21.09.2020 - 06:32: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Амары Ельской - Карим_Хайдаров.
21.09.2020 - 06:05: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> ПРОБЛЕМА КРИМИНАЛИЗАЦИИ ЭКОНОМИКИ - Карим_Хайдаров.
21.09.2020 - 06:01: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
20.09.2020 - 06:09: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Пламена Паскова - Карим_Хайдаров.
20.09.2020 - 06:03: ПЕРСОНАЛИИ - Personalias -> WHO IS WHO - КТО ЕСТЬ КТО - Карим_Хайдаров.
19.09.2020 - 17:15: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> КОМПЬЮТЕРНО-СЕТЕВАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров.
19.09.2020 - 06:44: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Пешехонова - Карим_Хайдаров.
19.09.2020 - 06:24: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ПРАВОСУДИЯ.НЕТ - Карим_Хайдаров.
19.09.2020 - 05:44: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution