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  

Поверхностные состояния

Поверхностные состояния - электронные состояния, локализованные вблизи поверхности кристалла. Волновая функция П. с. затухает в обе стороны от поверхности кристалла. Различают собств. П. с., обусловленные обрывом кристаллич. решётки на границе, и несобственные, локализованные на примесях или дефектах, находящихся на поверхности или в слое окисла, покрывающего поверхность. Собств. П. с. образуют разрешённые энергетич. зоны, разделённые запрещёнными зонами, и их волновые функции характеризуются волновым вектором15058-134.jpg, лежащим в плоскости, касательной к поверхности. Поверхностные разрешённые зоны могут располагаться в области энергий, соответствующих как запрещённым, так и разрешённым объёмным зонам (см. Зонная теория ).При отсутствии в объёме состояний с15058-135.jpg и , соответствующих П. с., эти П. с. наз. истинными,15058-136.jpg в обратном случае - поверхностными резонансами.
На возможность существования П. с. впервые указал И. Е. Тамм (1932), к-рый рассмотрел электронный спектр ограниченной одномерной решётки, состоящей из прямоугольных потенциальных ям, разделённых прямоугольными барьерами (см. Кронига - Пенни модель ).Поэтому собств. П, с. наз. таммовскими состояниями. Их появление обусловлено отличием высот потенциальных барьеров у ям в объёме и у поверхности. Позже Шокли (W. Shockley) показал, что П. с. могут возникать и в том случае, когда высоты потенциальных барьеров одинаковы, но в каждой яме есть неск. уровней и зоны, происходящие от этих уровней, пересекаются. В реальных кристаллах таммовские состояния соответствуют оборванным (ненасыщенным) валентным связям поверхностных атомов. Обычно в результате обрыва этих связей происходит перестройка, наз. реконструкцией поверхности, т. е. смещение приповерхностных атомов как в плоскости, касательной к поверхности, так и по нормали к ней, в результате чего на поверхности образуются структуры с периодом, равным неск. периодам объёмной решётки или несоизмеримым с ними. Характер реконструкции зависит от кристаллографич. ориентации поверхности, метода её приготовления, в частности от температуры отжига, а также от типа и концентрации адсорбиров. примеси или наличия на ней слоя окисла. Напр., на поверхности (111) Si реализуются структуры с периодами (1 x l), (2 x 1), (7 x 7), на поверхности (100) - структуры (2 x 1), (4 x 2), (2 x 2), а на той же поверхности с адсорбиров. водородом структуры (1 x 1), (3 x 1).
Спектр П. с. существенно зависит от типа реконструкции и от ориентации поверхности. Расчёт спектров П. с. проводится теми же методами, что и расчёт состояний в объёме. При самосогласов. расчётах одновременно определяются смещение поверхностных атомов (характер реконструкции поверхности) и распределение электронной плотности.
Для изучения собств. П. с. используют поверхности, получаемые сколом в высоком вакууме или жидком Не; плёнки, получаемые методом молекулярной эпитаксии, а также поверхности, очищенные бомбардировкой ионами инертных газов с последующим отжигом в вакууме. Адсорбция чужеродных атомов или окисление поверхности изменяют спектр П. с. и, в частности, обычно приводят к исчезновению собств. П. с. в области запрещённых зон полупроводников и появлению в этой области несобств. П. с.
П. с. обнаружены у мн. металлов, полупроводников и диэлектриков. П. с., находящиеся в запрещённых зонах полупроводников, влияют на их электрич. свойства: они определяют изгиб зон у поверхности, т. е. работу выхода полупроводника и приповерхностную концентрацию электронов; в тонких образцах изменяется и ср. концентрация электронов, П. с. ответственны за поверхностную рекомбинацию и рассеяние, приводящее к уменьшению подвижности электронов в приграничных слоях.
Методы исследования. Для определения периода поверхностной структуры используется метод дифракции медленных электронов. Положения атомов на перестроенной поверхности измеряются с помощью сканирующего туннельного микроскопа, а также по рассеянию ионов. Тип и концентрация адсорбиров. атомов определяются методами оже-спектроскопии .Сочетание туннельной микроскопии с одноврем. снятием вольт-амперных характеристик туннельного зонда дала возможность определить по отдельности распределение пространственной плотности электронов на П. с., соответствующих заполненным и пустым зонам.
Наиб. прямые методы определения спектра П. с., т. е. зависимости15058-137.jpg основаны на угловой зависимости фотоэлектронной эмиссии и т. н. инверсионной фотоэмиссии (излучения, возникающего при захвате электронов из электронного пучка, падающего на поверхность). Первым способом измеряется спектр заполненных П. с., вторым - пустых.
Распределение П. с. по энергии устанавливается по частотной зависимости коэф. отражения или поглощения света, а также по спектрам электронов, неупруго рассеянных поверхностью кристалла. Чтобы отделить вклад П. с. от объёмных, изучается влияние окисления поверхности или адсорбции чужеродных атомов. При оптич. методах исследования вклад объёмных и П. с. определяют по зависимости от поляризации света (угла между вектором поляризации и нормалью к поверхности) .
Прямыми методами измерения плотности и энергетич. спектра П. с., находящихся в запрещённой зоне полупроводника, являются поля эффект (изменение проводимости) и модуляция ёмкости МДП-структуры при изменении напряжения, приложенного между полупроводником и металлом. Этот метод даёт возможность измерить долю заряда на П. с. и в приграничном слое полупроводника при известном изгибе зон у поверхности, определяющем положение П. с. относительно уровня Ферми. Аналогичные результаты дают и измерения изменения работы выхода полупроводника при освещении.
Наряду с электронными П. с. в полупроводниках имеются поверхностные экситоны ,волновая функция к-рых также локализована вблизи границы.

Литература по поверхностным состояниям

  1. Тамм И. Е., Uber eine mogliche Art der Elektronenbildung an Kristalloberflachen, "Z. Phys.", 1932, Bd 76, S. 849;
  2. то же, "Phys. Z. Sowiet.", 1932, Bd 1, S. 733;
  3. Pжанов А. В., Электронные процессы на поверхности полупроводников, М., 1971;
  4. Дэвисон С., Левин Дж., Поверхностные (Таммовские) состояния, пер. с англ., М., 1973;
  5. Нестеренко Б. А., Снитко О. В., Физические свойства атомно-чистой поверхности полупроводников, К., 1983.

Г. Е. Пикус

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

(время поиска примерно 20 секунд)


Знаете ли Вы, что релятивистское объяснение феномену CMB (космическому микроволновому излучению) придумал человек выдающейся фантазии Иосиф Шкловский (помните книжку миллионного тиража "Вселенная, жизнь, разум"?). Он выдвинул совершенно абсурдную идею, заключавшуюся в том, что это есть "реликтовое" излучение, оставшееся после "Большого Взрыва", то есть от момента "рождения" Вселенной. Хотя из простой логики следует, что Вселенная есть всё, а значит, у нее нет ни начала, ни конца... Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Форум Рыцари теории эфира


Рыцари теории эфира
 28.11.2020 - 15:49: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров.
28.11.2020 - 15:49: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
28.11.2020 - 15:48: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Юрия Воробьевского - Карим_Хайдаров.
28.11.2020 - 11:37: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
28.11.2020 - 11:36: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Аманды Вольмер - Карим_Хайдаров.
28.11.2020 - 09:04: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Александра Флоридского - Карим_Хайдаров.
28.11.2020 - 08:24: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Пламена Паскова - Карим_Хайдаров.
27.11.2020 - 21:31: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМЫ МЕДИЦИНЫ - Карим_Хайдаров.
27.11.2020 - 21:02: СОВЕСТЬ - Conscience -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
27.11.2020 - 20:57: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Амары Ельской - Карим_Хайдаров.
27.11.2020 - 20:57: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ПРАВОСУДИЯ.НЕТ - Карим_Хайдаров.
27.11.2020 - 15:56: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Васильевича Квачкова - Карим_Хайдаров.

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution