Поверхностный заряд.

Структура поверхности полупро­водников характеризуется большим числом различных де­фектов. Атомы полупроводника на поверхности имеют свободные химиче­ски активные валентные связи и при воздействии атмосфе­ры вступают в реакцию с кислородом и парами воды, обра­зуя различные оксиды и гидраты.

Сама грани­ца раздела является нарушением пространственной перио­дичности кристаллической решетки, т. е. представляет собой дефект.

В результате в приповерхностном слое появля­ются на зонной диаграмме энергетические уровни, расположенные в запрещен­ной зоне.

Состояния, соответствующие этим уровням, пред­ставляют собой так называемые поверхностные ловушки.

Захватывая под­вижные носители, они могут превращаться в положительные или отрицательные ионы, образуя поверхностный заряд.

В реальных прибо­рах на поверхность полупроводника наносятся тонкие диэлектрические пленки, и производится специальная терми­ческая обработка с целью улучшения и стабилизации па­раметров приборов, а также защиты поверхности.

Напри­мер, в кремниевых и некоторых арсенид-галлиевых планарных приборах и интегральных микросхемах поверхность покрыта слоем оксида (Si0₂) толщиной в десятые доли микрона.

Это приводит к тому, что для кремния, покрытого оксидом SiO₂, помимо заряда ловушек существует постоянный поверхностный заряд.

В пленке SiO₂ вблизи границы раздела с крем­нием возникает тонкий переходный слой, содержащий боль­шое число дефектов типа кислородных вакансий (недоста­ток одного атома кислорода в молекуле SiO₂), в котором образуется положительный заряд ионов Si+.