Фіг. 14.4. Структура енергетичних зон у|біля| поверхні напівпровідника і його поверхневих|поверхових| станів|достатків|.

Експериментальне підтвердження наявності поверхневих станів вперше було отримане на основі дослідження випрямляючих властивостей контакту металу з кремнієм. Мейергоф виявив, що ці властивості практично не залежать від різниці робіт виходу металу і кремнію. Бардін пояснив цей експериментальний результат, припустивши наявність поверхневих станів, що виникли внаслідок наявності домішок на поверхні розділу метал — напівпровідник. Емпіричним шляхом встановлено, що вплив перебувань на межі розділу виражається тим сильніше, чим менше ширина забороненої зони напівпровідника. На межі розділу часто утворюється плівка оксиду, особливо якщо перед виготовленням металевого контакту напівпровідник піддавався тому, що труїть в окисляючому реагенті (наприклад, в суміші HF+NHO₃). Схема енергетичних зон для цього випадку представлена на фіг. 14.4. Тут є перебування на внутрішній поверхні розділу, звані швидкими станами, і перебування на зовнішній поверхні, звані повільними станами відповідно до часу їх відгуку на дію сильного електричного поля, перпендикулярного поверхні кристала. У випадку, представленому на фіг. 14.4, напівпровідник володіє провідністю n-типу|, а поверхня заряджена негативно|заперечний|. Електрони провідності відштовхуються від негативного|заперечного| поверхневого| заряду, що приводить|призводить| до утворення|утворення| або обєднаного| шару, або інверсійного шару р-типу|, якщо валентна зона загинається вище за квазірівня| Фермі в об'ємі|обсязі|, як пока­зано| на фіг. 14.4.

Якщо поверхневі|поверхові| стани|достатки| заряджені по­зитивно|, то утворюється шар накопичення. На фіг. 14.5 по­казано|, як вигин|згин| зон, обумовлений зарядженими поверхневими| станами|достатками|, призводить|призводить| до вирівнювання робіт виходу з обох боків германієвого p – n – переходу. Недивлячись на наявність внутрішнього дифузійного потенціалу, який рівний 0,34 В, різниця робіт виходу, виміряна методом Кельвіна, складає всього тільки 0,002±0,004еВ, що можна пояснити вигином зон.

Головна проблема у всіх дослідженнях поверхні напівпровідників| полягає у визначенні розподілу поверхневих| станів|достатків| по енергіях. Не дивлячись на|незважаючи на| численні|багаточисельні| екс­перименти|, суперечка|спір| про цей розподіл продовжується|триває| в основ­ному| через те, що 1) не вдається змінювати|зраджувати| в широких межах рівень легування і тим самим положення|становище| рівня Фермі і 2) важко набути відтворних властивостей поверхні, не залежні від технології. Для дослідження поверхні використовувалися наступні|слідуючі| явища: поверхнева|поверхова| електропро­відність|, ефект поля, фотоефект, поверхнева|поверхова| рекомбіна­ція|, автоелектрона| емісія, поверхнева|поверхова| фотопровідність|, поглинання і віддзеркалення|відображення| світла. Тут ми обмежимося тільки|лише| розглядом явищ перенесення|переносу|.

Фіг. 14.5. Структура енергетичних зон в р — п-переході .

а — без поверхневих|поверхових| станів|достатків|; б — при| наявності поверхневих|поверхових| станів|достатків| (заштрихо­вані|), розподілених в забороненій зоні; в —при| наявності додаткового дискретного рівня ε₀|.