Электронная структура поверхности твердых тел (Тест 4)

25. Какова природа поверхностных электронных состояний (ПЭС)?

26. Изобразите, к каким изменениям в зонной структуре ограниченного кристалла приводит появление поверхностных электронных состояний?

27. Изобразите зонную схему энергетических состояний электронов в бесконечном кристалле и кристалле с поверхностью.

28. Изобразите зонную диаграмму металла и полупроводника вблизи их границы с вакуумом.

29. Какой из приведенных рисунков (левый или правый) описывает решеточный потенциал полубесконечного кристалла с поверхностью? Обоснуйте свой выбор.

30. Дать качественное описание одномерной модели электронной структуры кристалла с поверхностью.

31. К каким последствиям в энергетическом спектре объемного (бесконечного) кристалла приводит появление поверхности?

32. Чем отличаются поверхностные состояния Шокли и Тамма?

Электронная структура поверхности полупроводников Тест 5

33. Почему модель свободных электронов Зоммерфельда, в которой пренебрегают потенциальной энергией электронов, не применима для описания ограниченных кристаллов с поверхностью? Какое дополнение необходимо в этом случае вводить в данную модель?

34. В модели "желе", в которой учитыва­ется взаимодействие электронной и ионной подсистем, дис­кретные ионные остовы кристаллической решетки металла искусст­венно заменяются равномерно распределенным по объему положи­тельным зарядом такой же величины. На чем основана возможность такого упроще­ния ?

35. Почему модель "желе" не справедлива для металлов с концен­трацией электронов n > 2,510²² см^-3, в которых среднее расстояние между свободны­ми электронами и ионами решетки мало?

36. Почему модель "желе" адекватна только для щелочных металлов с достаточно низкой электронной плотностью (n < 2,510²² см^-3)?

37. Что такое "фриделевские осцилляции"?

38. Дайте описание причин и характера изгиба энергетических зон полупроводникового кристалла вблизи поверхности.

39. Что такое область простанственного заряда вблизи поверхности полупроводника. Причины ее возникновения?

40. К каким последствиям приводит то, что в полупроводниках на ПЭС может быть локализован электрический заряд.

41. При наличии ПЭС в полупроводниках, ввиду электронейтральности кристалла в целом, в его подповерхностной области накапливается "компенсирующий" за­ряд противоположного знака. К каким последствиям это приводит?

42. Запишите выражение для безразмерного параметра , характеризующий степень не­собственности полупроводникового материала. Чему равна эта величина для собственного полупроводника?

43. Запишите выражение для безразмерного параметра , характеризующий степень не­собственности полупроводникового материала n-типа проводимости.

44. Запишите выражение для безразмерного параметра , характеризующий степень не­собственности полупроводникового материала p-типа проводимости.

45. Нарисуйте схематически распределение электрического поля в области пространственного заряда у поверхности полупроводника при наличии поверхностных состояний.

46. Нарисуйте схематически распределение электростатического потенциала вблизи поверхности полупроводника при наличии поверхностных состояний.

47. Запишите соотношение для безразмерного и размерного объемного потенциала, характеризующего изгиб зон у поверхности полупроводника.

Тест 6

48. Что такое Дебаевская длина экранирования для полупроводника?

49. Какому типу полупроводника – собственного или несобственного - соответствует соотношение L_D = (_okT/2q²n)^1/2 для дебаевской длины экранирования?

50. Объясните, почему дебаевская длина экранирования L_D для металла всегда будет существенно меньше, чем для полупроводника.

51. Рассчитайте величину дебаевской длины экранирования L_D для несобственного кремния n-типа ( = 11,9; n = 510¹⁸ см^-3) при комнатной температуре исходя из соотношения

L_D = (_okT/2q²n)^1/2.

Объясните, почему L_D для металла будет существенно меньше.

52. Рассчитайте величину L_D для несобственного кремния n-типа ( = 11,9; n = 510¹⁷ см^-3) при комнатной температуре исходя из соотношения

L_D = (_okT/2q²n)^1/2.

Объясните, почему L_D для диэлектрика будет существенно выше.

53. Рассчитайте величину L_D для несобственного кремния n-типа ( = 11,9; n = 510¹⁶ см^-3) при комнатной температуре исходя из соотношения

L_D = (_okT/2q²n)^1/2.

54. Объясните, почему L_D для металла будет существенно меньше, чем в полупроводнике.

55. Объясните, почему дебаевская длина экранирования L_D для полупроводника всегда будет существенно меньше, чем для диэлектрика (при одних условиях измерения).

56. Сформулируйте физический смысл термина дебаевская длина экранирования L_D. Расположите по порядку возрастания L_D металл, диэлектрик и полупроводник.

57. Запишите соотношение для дебаевской длины экранирования для собственного полупроводника.

58. Имеются два полупроводника (например, кремний) – собственный и несобственный. В каком из полупроводников дебаевская длина экранирования будет больше и почему. Условия измерения одни и те же.

59. Запишите соотношения для электрического поля в ОПЗ и на поверхности полупроводника.

Тест 7

60. Н арисуйте справа от рисунка схему изгиба зон, возникающих в полупроводнике р-типа, на поверхности которого возникают положительно заряженные ПЭС. Обоснуйте рисунок и опишите характер изгиба зон (обеднение, обогащение или инверсия).

61. Н арисуйте справа от рисунка схему изгиба зон, возникающих в полупроводнике р-типа, на поверхности которого возникают отрицательно заряженные ПЭС. Обоснуйте рисунок и опишите характер изгиба зон (обеднение, обогащение или инверсия).

62. Н арисуйте справа от рисунка схему изгиба зон, возникающих в полупроводнике р-типа, на поверхности которого возникают отрицательно заряженные ПЭС.

63. Нарисуйте справа от рисунка схему изгиба зон, возникающих в полупроводнике n-типа, на поверхности которого возникают положительно заряженные ПЭС. Обоснуйте рисунок и опишите характер изгиба зон (обеднение, обогащение или инверсия).

64. Н арисуйте справа от рисунка схему изгиба зон, возникающих в полупроводнике n-типа, на поверхности которого возникают отрицательно заряженные ПЭС. Обоснуйте рисунок и опишите характер изгиба зон (обеднение, обогащение или инверсия).