Поверхностные электронные состояния

В соответствии с моделью полевая эмиссия электронов ПАН УВ-катода с реальной поверхностью начинается с низкоэнергетических поверхностных электронных состояний, а основной высокоэнергетический максимум появляется после саморазогрева и очистки поверхности эмиттирующего кристаллита при его самопроизвольной перестройке. Именно по этой причине расстояние между максимумами одинаково при самопроизвольной перестройке катода с реальной и с чистой поверхностью, когда в первом случае в спектре появляется высокоэнергетический максимум, а во втором — низкоэнергетический. [c.115]

Два основных фактора должны учитываться при рассмотрении механических свойств поверхностей. Во-первых, сама по себе поверхность представляет двумерный дефект строения твердого тела. Явления эмиссии электронов, сглаживания электронной плотности, появления поверхностных электронных состояний, работа выхода электронов релаксация и реконструкция поверхности, поверхностная сегрегация, диффузия и колебания [11, 12] — таков далеко не полный перечень физических явлений, обусловленных обрывом атомной решетки твердого тела. Во-вторых, концентрация дефектов строения в поверхностных слоях значительно выше, чем в объеме. К ним относятся детали поверхностного рельефа и микротрещины, играющие роль концентраторов напряжений, окисные, адсорбционные и т. п. слои, растворенные атомы окружающей среды, включения (например, частицы абразива), попавшие на предшествующих этапах обработки поверхности. В этих условиях следует ожидать, что прочность особенно чувствительна к структурному состоянию поверхности. [c.14]

ПЭС - поверхностные электронные состояния [c.5]

Фотоэдс поверхностных электронных состояний. Если при освещении кристалла изменяется заряд ПЭС (Qs), то в соответствии с теоремой Гаусса меняется также напряженность электрического поля вблизи поверхности и, следовательно, соотношение (1.32) уже не будет выполняться. При условии постоянства внешнего электрического поля сохраняется неизменным полный заряд полупроводника Qs + Qs - Отсюда с учетом (1.9) и (1.10) получаем уравнение [c.37]

Заряд поверхностных электронных состояний [c.82]

Уже на заре развития полупроводниковой электроники остро встал вопрос о возможности использования оксидных пленок не только для пассивирования свойств поверхности, но и в качестве изолирующего слоя в планарных приборах. При этом необходимо было добиться минимальной плотности поверхностных электронных состояний на границе полупроводника с его собственным окислом. Экзамен выдержала структура 81-8102 — кремний, покрытый его собственным окислом. До сих пор система 81-8102 является сердцем современной микроэлектроники. Менее совершенна система Ое-ОеО . Однако, благодаря ряду преимуществ, она часто используется как модельная для изучения электронных явлений на поверхности. Состав и структура оксидных поверхностных фаз в многокомпонентных полупроводниковых соединениях неизмеримо более сложны, что является серьезным препятствием для изучения их электрофизических свойств. Технология синтеза оксидных слоев на многих практически важных соединениях и Л В еще не позволяет достичь уровня [c.121]

Ф-ла (ч ) применима и для описания Т. э. из полупроводников. Однако влияние темп-ры, электрич. поля, примесей в эмиттере и т. п. на эмиссионный ток и на величины Ф и Л в этом случае существенно иное, чем в металлах. Различия обусловлены малой концентрацией эл-нов проводимости и наличием локализованных поверхностных электронных состояний, влияющих на расположение уровня Ферми р для поверхности ПП, вплоть до его закрепления в нек-рой точке запрещённой зоны (см. Поверхностные свойства полупроводников). При этом ни /г на поверхности ПП, ни Ф не зависят от 8р ь объёме (т. е. от типа и концентрации легирующей примеси),, Такое закрепление реализуется обычно в кристаллах с ковалентной связью (Се, 81 и др.), и в этом случае хар-р Т. э. такой же, как Т. э. из металлов. На чистых поверхностях ионных кристаллов структура поверхностных состояний такова, что уровень Ферми на поверхности может перемещаться внутри запрещённой зоны, следуя за его положением в объёме. Поэтому при изменении типа и концентрации примесей в объёме ПП изменяются Ф и ток Т. э. Кроме того, электрич. поле в таких ПП не экранируется зарядом поверхностных состояний, а проникает в эмиттер на значит, глубину. [c.757]

Пусть теперь энергия электрона соответствует одной из запрещенных зон неограниченного кристалла, т. е. k E) является комплексной величиной. Условие конечности волновой функции (7.115) в этом случае будет выполнено, если один нз коэффициентов А или Лг (в зависимости от знака мнимой части k) положить равным нулю. Тогда (7.117) и (7.118) превращаются в два линейных однородных уравнения с двумя неизвестными. Они имеют решение только при таком значении энергии, при котором определитель системы равен нулю. Все остальные значения Е запрещены. Таким образом, ограничение кристалла поверхностью приводит к тому, что в области энергии, соответствующей запрещенной зоне неограниченного кристалла, появляются разрешенные энергетические уровни. Эти состояния, локализованные вблизи поверхности, и получили название поверхностных уровней (состояний). Волновые функции, соответствующие поверхностным состояниям, экспоненциально затухают по мере удаления от поверхности. В области вакуума -ф-функция затухает монотонно, а в об-1G-221 24 f [c.241]

В разрешённых энергетич, зонах у П. характерные пики плотности электронных состояний обычно уже, чем в объёме, ввиду меньшего числа соседей у поверхностных атомов см, Плотность состояний). Коллективные электронные возбуждения (плазмоны) на П, имеют меньшую энергию, чем в объёме (в простейшем случае — в 1,/2 раза), и проявляются, нанр., в спектрах потерь энергии электронов, рассеянных в кристаллах. [c.654]

В реальных структурах металл — полупроводник это соотношение не выполняется, т. к. в поверхности полупроводника или в тонкой диэлектрич. прослойке, часто возникающей между металлом и полупроводником, обычно есть локальные электронные состояния находящиеся в них электроны экранируют влияние металла так, что внутр. поле в полупроводнике определяется этими поверхностными состояниями и высота Ш. б. зависит от Ф менее резко, чем это может быть получено из приведённой выше ф-лы. Как правило, наибольшей высотой обладают Ш. б., получаемые нанесением на полупроводник и-типа плёнки Аи. На высоту Ш. б. оказывает также влияние сила электрич. изображения (см. Шоттки эффект). [c.467]

За последние годы выяснилось, что малые частицы и микрошероховатости поверхности сильно влияют на многие оптические явления. Здесь прежде всего следует указать на феномен поверхностно усиленного рамановского рассеяния, исследованию которого посвящено большое количество работ (см. обзоры [875—877] и недавние публикации [878—889]). Явление заключается в том, что различные вещества (бензин, пиридин, красители и др.), адсорбированные в виде монослоя на шероховатой поверхности или на малых частицах ряда металлов, показывают аномально усиленное рамановское рассеяние, причем в случае Ag коэффициент усиления может достигать 10 . Механизм этого явления еще недостаточно ясен, хотя его наблюдение в случае димеров Ag2 и тримеров Agg указывает на возбуждение локализованных электронных состояний, возникающих при хемосорбции, например, пиридина [884, 886]. [c.287]

Для полного описания разрешенных электронных состояний в кристалле потребовалось бы решить уравнение Шредингера для очень большого числа частиц — ионов и свободных электронов. Другими словами, нужно найти квантовомеханическое реше-йие задачи многих тел. Эта проблема необычайно трудна и до настоящего времени не решена. Чтобы сделать ее разрешимой, принимаются некоторые допущения. Прежде всего, поскольку нас интересуют главным образом свободные электроны, мы можем принять, что ионы покоятся в своих положениях равновесия и что решетка идеальна, т. е. не содержит дефектов. Во-вторых, кристалл предполагается бесконечно большим, так что можно не учитывать никаких поверхностных эффектов. [c.65]

Более существенным, чем существование поверхностных состояний, является принятое прн этих расчётах предположение, что любому местному нарушению периодичности или скачку непрерывности в решётке, периодичной в остальной своей части (рис. 161), можно сопоставить связанные электронные состояния. Пусть, например, у нас имеется бесконечная одномерная решётка, как в модели Кронига-Пенни, и мы изменяем потенциал в одной единственной ячейке, понижая его от нуля до —ит. Тогда легко показать с помощью изложенного выше метода, что в запрещённых областях энергии имеются уровни, соответствующие электронам, локализованным вблизи этой ячейки. Если ячейка простирается от — а до О, то в этой области возможны волновые функции вида [c.342]

Полное количество электронных состояний в поверхностной зоне равно числу элементарных ячеек на поверхности кристалла. В частности, для простой кубической решетки количество ПЭС должно быть равно числу поверхностных атомов (-10 см ). Плотность поверхностных состояний в двумерной зоне постоянна и дается соотношением (1.50), где т р — эффективная масса носителей в зоне ПЭС. Величина т р определяется видом дисперсионного соотношения Е(кх, ку). По аналогии с трехмерным случаем вводят двумерные зоны Бриллюэна — ячейки обратной поверхностной решетки кристалла, содержащие все трансляционно-неэквивалентные точки. [c.79]

В некоторых случаях, когда величины энергии и квазиимпульса для электронов на ПЭС и объемных состояниях близки, возникают т.н. "поверхностные резонансы" — состояния, волновые функции которых имеют максимум вблизи поверхности и отличны от нуля в объеме кристалла — рис.3.3. Поверхностные резонансы представляют собой гибридные состояния, характеризующиеся относительно большими амплитудами волновых функций на поверхностных атомах (по сравнению с объемными стоячими волнами). [c.80]

Термоэлектронная эмиссия иэ полупроводнииов. Ф-ла ( ) применима и для описания Т. э. из полупроводников. Однако влияние темп-ры, электрич. поля, примесей в эмиттере и т. п. на эмиссионный ток и на величины Ф и А в этом случае существенно иное по сравнению с металлами. Различия обусловлены малой концентрацией электронов проводимости и наличием локализованных поверхностных электронных состояний, влияющих на расположение уровня Ферми gj на поверхности полупроводника, вплоть до его закрепления в нек-рой точке запрещённой зоны (см. Поверхностные состояния. Поверхность). При этом на поверхности полупроводника и Ф почти (с точностью до величин 0,1 эВ) не зависят от в объёме (т. е. от типа и концентрации легирующей примсси). Такое закрепление связано с поверхностными состояниями достаточно большой О 10 см ) концентрации, ивдуцированными в основном собств. дефектами кристалла, возникающими при воздействии на полупроводник разл. внеш. факторов, таких, как адсорбция, механич., термич. обработка и др. В этом случае характер Т. э. аналогичен Т. э. из металлов. [c.101]

Поверхность является одним из основных дефектов трехмерной структуры кристалла — классического объекта в физике твердого тела. Обрыв химических связей на поверхности приводит к изменению координационной сферы поверхностных атомов и регибридизации их валентных орбиталей. В результате этого 1) возникают новые собственные) квантовые локализованные поверхностные электронные состояния (ПЭО, выполняющие роль центров захвата и рекомбинации свободных носителей заряда 2) изменяются эффективные заряды поверхностных атомов, порядок их расположения и межатомные расстояния 3) появляются дополнительные деформации и 4) изменяется фононный спектр. Нарушенная структура поверхности не может скачком перейти к упорядоченной структуре объема кристалла и, следовательно, должна существовать конечная трехмерная переходная область. Поэтому, говоря о поверхности, следует рассматривать ее не как геометрическую плоскость (х, у), а как трехмерную поверхностную фазу, ряд физических свойств которой отличен от объемных, В дальнейшем понятие "поверхность" мы часто будем использовать не только для свободной поверхности, но и для межфазных границ, разделяющих соприкасающиеся твердые тела. [c.9]

Представления о поверхностных электронных состояниях (ПЭС) возникло в результате естественного развития зонной модели для ограниченных кристаллов. Прошло всего лишь несколько лет после создания теории энергетических зон для бесконечной решетки, когда в 1932 г. Тамм, рассматривая простейшую одномерную модель полубесконечного кристалла как последовательность дельтаобразных потенциальных барьеров, ограниченную потенциальной "стенкой", пришел к фундаментальному выводу о возможности сушествования состояний, волновые функции которых локализованы на поверхности кристалла. [c.77]

Темп многофононного захвата определяется величиной константы электрон-фононного взаимодействия. При слабой связи между локализованными носителями и фононной "баней" кристаллической решетки сечения захвата свободных электронов или дырок на соответствующие центры могут быть весьма малыми (10 -10 см и менее). Для поверхностных электронных состояний в некоторых случаях реализуется очень сильная электрон-фононная связь. При захвате свободного носителя на такой центр локализации происходит существенная перестройка ближайшего окружения центра, сопровождающаяся преодолением "конфигурационного" потенциального барьера (подробнее об этом см. раздел 8.2). Сечения захвата свободных носителей заряда на такие центры могут быть ничтожно малыми — 10 25 10 22 см2 и менее эти центры выполняют роль медленных по- [c.90]

Для определенности рассмотрим адсорбцию атома или молекулы на поверхности простого металла, аппроксимированного моделью желе (см. гл.1). В приближении ЛПС учитываются только ион-электронные взаимодействия и средняя энергия электростатического взаимодействия электронов. Обменно-корреляционный вклад в эти взаимодействия определяется из данных для объема кристалла. До взаимодействия атом (молекула), характеризующийся энергией ионизации I и энергией сродства к электрону и металл-желе с термоэлектронной работой выхода Фт являются независимыми квантовомеханическими системами — рис.8.1, я и в. После их взаимодействия и образования адсорбционного комплекса металл и адсорбированная частица представляют единую систему, в которой адсорбированному атому (молекуле) соответствует резонансное поверхностное электронное состояние — рис.8.1,6. Благодаря туннелирова- [c.244]

Поверхностные уровни 1 амма — электронные состояния, локализованные у поверхности кристалла. Подрешетка магнитная — совокупность одинаковых атомных магнитных момешов, обладающая определенной пространственной периодичностью. [c.284]

Оптические свойства П. Соотношения между амплитудой, фазой и поляризацией падающей, отражённой и преломлённой на П. световых волн определяются Френеля формулами. У П. образуются связанные состояния фотонов с поверхностными оптич. фононами, пла.э-монами и др. дипольно-активными квазичастицами, наз. поверхностными поляритонами. Анализ их характеристик лежит в основе одного из перспективных оптич. методов исследования П. Интенсивность комбинационного рассеяния света на молекулах, адсорбированных на металлах, в ряде случаев значительно выше (в 10 —10 раз), чем на тех же молекулах в объёмной фазе (гигантское комбинационное рассеяние). Это обусловлено усилением эл.-магн. поля геом. неоднородностями П., а также эфф. передачей энергии от поверхностных электронных возбуждений колебательным модам адсорбиров. молекул. При пересечении П. эаряш. частицами наблюдается эл.-магн. переходное излучение. [c.654]

Расчеты электронных состояний различных граней чистой поверхности а-А120з выполнены в [103, 111—125]. В работах [111—114] использованы модели парных потенциалов и рассмотрены в основном структурные состояния поверхностных слоев (релаксация и реконструкция). Более точные первопринципные расчеты [17—125] позволяют получать обширную информацию о полных и локальных плотностях состояний во внешних слоях кристаллов, оценивать энергии структурных перестроек поверхности, подробно изучить природу межатомных химических связей вблизи поверхности. [c.138]

Одним из основных эффектов, связанных с поверхностными состояниями корунда, является значительная межслоевая релаксация. Например, степень сжатия между внешним слоем атомов А1 и слоем подповерхностных кислородных атомов для (0001)-грани, согласно расчетам [119—124], достигает 48—86 %, что подтверждается последними экспериментами [126,127]. Основным механизмом эффекта является резкое уменьшение маделунговского потенциала и возрастание ковалентной составляющей связи для атомов внешних слоев. Перераспределение электронных состояний обусловливает при этом возникновение набора поверхностных состояний, которые локализованы в области ЗЩ энергетического спектра [125], [c.138]

Матричный метод и метод рекуррентных соотношений относятся, строго говоря, лишь к структурам с кусочно-постоянной зависимостью е (г), в то время как метод медленных амплитуд справедлив для любой периодической (слабомодулированной) функции 8 (г) и в этом смысле является более общим. Кроме того, метод медленных амплитуд может непосредственно применяться для описания более сложных оптических эффектов в МИС, а также для исследования квантовомеханических явлений в периодических потенциалах. Так, в работах [11, 19] с его помощью рассмотрены поверхностные электромагнитные волны нового типа (в том числе и рентгеновские) в многослойных структурах-, а в работе [9] — поверхностные (таммовские) состояния электронов в сверхрешетках. Сравним, наконец, результаты, полученные с помощью аналитических формул (3.28) и точного численного расчета по методу рекуррентных соотношений. На рис. 3.5 приведены кривые отражения (ф), полученные этими методами для МИС, состоящей из слоев ванадия и углерода, при почти нормальном падении МР-излучения с длиной волны к = 6,02 нм. Из рисунка видно, что аналитический расчет дает те же результаты, что и численный. Как показано в работе [8], согласие несколько ухудшается при приближении к области полного внешнего отражения (ф л п/2 — — 9(,), а также в длинноволновой части МР-диапазона (Я 30 нм). Тем не менее, даже и в этих случаях аналитический подход может применяться, по крайней мере для предварительного рассмотрения. [c.89]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...