10.11 : Fermi Seviyesi Dinamiği

Vakum seviyesi, bir elektronun malzeme yüzeyinden kaçması için gereken enerji eşiğini belirtir. Genellikle bir yarı iletkenin iletim bandının üzerinde konumlandırılır ve çeşitli malzemelerdeki elektron enerjilerini karşılaştırmak için bir referans noktası görevi görür.

Yarı iletkenlerdeki elektron ilgisi, iletim bandının minimumu ile vakum seviyesi arasındaki enerji boşluğunu ifade eder ve bir yarı iletkenin ilave elektronları ne kadar kolay kabul edebileceğini belirlemede kritik bir parametredir.

İş fonksiyonu, bir elektronu, elektronun bulunma şansının %50 olduğu enerji seviyesi olan Fermi seviyesinden vakum seviyesine taşımak için gereken en az enerji miktarını temsil eder. Bu değer malzemelere göre değişir; metaller tipik olarak yoğun nüfuslu Fermi seviyelerine atfedilen 2 ila 5 eV arasında değişen yüksek iş fonksiyonları sergiler.

Öte yandan yarı iletkenler, katkılama ve sıcaklık değişiklikleri gibi faktörlerden etkilenen Fermi seviyelerinin değişen doğası nedeniyle dinamik iş fonksiyonları sergilerler.

Bir metal ve bir yarı iletken temas ettiğinde denge ararlar, bu da yük aktarımı yoluyla bağlantı noktası boyunca tekdüze bir vakum seviyesine yol açar ve her iki malzemenin Fermi seviyeleri aynı hizaya gelene kadar devam eder. Bu, yarı iletken içindeki enerji bandının bükülmesini tetikleyerek, metal-yarı iletken bağlantısı boyunca hareket eden elektronlar için potansiyel bir enerji bariyeri olan Schottky bariyerinin oluşmasına yol açar.

Schottky bariyerinin yüksekliği bağlantının iletkenliğini yönetir ve metalin iş fonksiyonu ile yarı iletkenin elektron ilgisi arasındaki ilişki tarafından belirlenir.