Влияние атомной структуры поверхности металла на потенциальный рельеф близкорасположенной поверхности полупроводника

Abstract

В рамках метода диэлектрического формализма для системы трёх сред с пространственной дисперсией рассчитан структурный потенциал ΔVjst (r) в системе полупроводник—вакуум—металл, который обусловлен атомной (микроскопической) структурой каждой из поверхностей. Взаимосвязь между полупроводником и металлом, которая обусловлена экранированием поверхностного заряда полупроводника свободными электронами близко расположенного металла и усилена образованием потенциального барьера в вакуумном промежутке при L < 10 нм, существенно возрастает с уменьшением его толщины L < 0,1 нм. Показано, что рассчитанный структурный потенциал ΔVjst (r), который является суперпозицией вкладов микроскопической структуры каждой из двух поверхностей, является несимметричным и обусловливает не только локальное изменение высоты потенциального барьера в вакуумной щели, но и латеральное изменение суммарного потенциала Vj (r) на поверхности полупроводника и в его приповерхностной области.

В межах методи діелектричного формалізму для систем з трьох середовищ з просторовою дисперсією розраховано структурний потенціял ΔVjst (r) в системі напівпровідник—вакуум—метал, який обумовлений атомарною (мікроскопічною) структурою кожної з поверхонь. Взаємозв’язок між напівпровідником та металом, який обумовлений екрануванням поверхневого заряду напівпровідника вільними електронами близько розташованого металу та підсилений утворенням потенціяльного бар’єру у вакуумному проміжку при L < 10 нм, істотно зростає зі зменшенням його товщини L < 0,1 нм. Показано, що розрахований структурний потенціял ΔVjst (r), який є суперпозицією внесків мікроскопічної структури кожної з двох поверхонь, є несиметричним та обумовлює не тільки локальну зміну висоти потенціяльного бар’єру у вакуумній щілині, але й латеральну зміну сумарного потенціялу Vj (r) на поверхні напівпровідника та в його приповерхневій області.

Within the scope of the dielectric formalism for three media with spatial dispersion, structural potential in a semiconductor—vacuum—metal system, ΔVjst (r), is calculated. This potential is caused by atomic (microscopic) structure of each surface. Interconnection between semiconductor and metal, which is caused by shielding of surface-bound charge of semiconductor by free electrons of closely located metal and enhanced by formation of potential barrier in a vacuum gap at L < 10 nm, increases substantially with the decrease of its thickness, L < 0.1 nm. As shown, the calculated structural potential, ΔVjst (r), which is a superposition of contributions of microscopic structures of each of two surfaces, is asymmetric and causes not only local change of the height of potential barrier in the vacuum gap, but also a lateral change of total potential, Vj (r), on the surface of semiconductor and in its near-surface area.