О формировании выпрямляющего контакта в системе полупроводник—вакуум—металл

Abstract

В рамках метода диэлектрического формализма для системы трёх сред с пространственной дисперсией рассчитан суммарный электростатический потенциал Vi(x) в системе полупроводник—вакуум—металл (ПВМ), учитывающий зарядовое состояние поверхностей полупроводника и металла до контакта. Показано, что непрерывность потенциала Vi(x, ΔΦ) при переходе системы ПВМ в контакт может быть сохранена при условии образования двойного электрического слоя (ДЭС) и перераспределения плотностей заряда на границах раздела в соответствии с контактной разницей потенциалов ΔΦ и толщиной ДЭС L. Независимость распределения зарядового потенциала в полупроводнике ΔV₁σ(x, ΔΦ) от L при формировании выпрямляющего контакта обусловливает стабильность высоты h(ΔΦ) = ΔV₁σ (x = 0, ΔΦ) запорного слоя во всей плоскости контакта, тогда как высота потенциального барьера V₂ (x, ΔΦ) внутри вакуумной щели увеличивается с увеличением L в соответствии с распределением потенциала сил изображения V₂0(x) в ней.

У рамках методи діелектричного формалізму для системи трьох середовищ з просторовою дисперсією розраховано сумарний електростатичний потенціял Vi(x) у системі напівпровідник—вакуум—метал (НВМ), що враховує зарядовий стан поверхонь напівпровідника і металу до контакту. Показано, що неперервність потенціялу Vi(x, ΔΦ) при переході системи НВМ у контакт може бути збереженою за умови створення подвійного електричного шару (ПЕШ) і перерозподілу густин заряду на роздільчій межі відповідно до контактної ріжниці потенціялів ΔΦ і товщини ПЕШ L. Незалежність розподілу зарядового потенціялу в напівпровіднику від L при формуванні випростувального контакту обумовлює стабільність висоти h(ΔΦ) = ΔV₁σ(x = 0, ΔΦ) запірного шару у всій площині контакту, тоді як висота потенціяльного бар’єру всередині вакуумної щілини збільшується зі збільшенням L відповідно до розподілу потенціялу сил зображення V₂⁰(x) у ній.

Within the scope of the dielectric formalism for three media with spatial dispersion, the total electrostatic potential, Vi(x), in the semiconductor—vacuum—metal (SVM) system is calculated and takes into account the charge state of the semiconductor and metal surfaces before contact. As shown, the continuity of the potential ΔV₁σ(x, ΔΦ) when joining the SVM system can be maintained under the condition of formation of the electrical double layer (EDL) and redistribution of charge densities on interfaces in accordance with the contact potential difference, ΔΦ, and DES thickness, L. Independence of the distribution of charge potential within the semiconductor on L during formation of the rectifying contact determines the stability of the height of a barrier layer over the whole plane of the contact, while the potential barrier within the vacuum slot increases with L according to the distribution of the image forces potential, V₂⁰(x), within the slot.