Инверсионный слой в полупровод­никах

ИНВЕРСИОННЫЙ СЛОЙ в полупроводниках, слой у границы полупроводника, в котором знак носителей заряда противоположен знаку основных носителей заряда в объёме полупроводника. Образуется у свободной поверхности полупроводника или у его контакта с диэлектриком, металлом или другим полупроводником (смотри Гетеропереход) вследствие воздействия на поверхность нормального к ней электрического поля, которое, согласно зонной теории, приводит к изгибу энергетических зон вблизи поверхности (смотри Поля эффект) и образованию минимума потенциальной энергии (потенциальной ямы). Если, например, в полупроводнике р-типа искривление зон таково, что уровень Ферми E_F становится ближе к дну зоны проводимости Е_с, чем к потолку валентной зоны E_v, то вблизи поверхности образуется инверсионный слой, в котором концентрация электронов больше концентрации дырок.

Инверсионный  слой всегда изолирован от основного объёма полупроводника обеднённым слоем (запирающим слоем). Инверсионный  слой аналогичен тонкой полупроводниковой плёнке, в которой знак носителей заряда противоположен знаку носителей заряда в объёме. Типичные толщины инверсионного слоя 4-10 нм, толщины обеднённого слоя 100-1000 нм. Важно, что концентрацией носителей в инверсионный слой можно управлять с помощью внешнего электрического поля. Источники этого поля - заряды, внедрённые в диэлектрический слой, нанесённый на полупроводник (в гетеропереходе), или заряд так называемого полевого электрода - металлической плёнки, изолированной от полупроводника тонким диэлектрическим слоем [структуры металл - диэлектрик - полупроводник (МДП-структуры)]. Если концентрация носителей заряда в инверсионный слой не слишком велика (меньше примерно 10¹² см^-2), то они ведут себя как идеальный двумерный электронный газ. Методами полупроводниковой технологии удаётся достичь высокого совершенства кристаллической решётки полупроводника на толщине инверсионного слоя и обеспечить высокую подвижность носителей заряда в нём (гораздо более высокую, чем в объёме полупроводника).

Инверсионный  слой - основной элемент полевых МДП-транзисторов, транзисторов с высокой подвижностью носителей заряда для СВЧ-диапазона, МДП-ключей в матрицах управления светодиодными и жидкокристаллическими дисплеями, МДП-конденсаторов, устройств полупроводниковой памяти и других приборов микроэлектроники. Инверсионный  слой служит также важным объектом для исследований физических свойств двумерных проводников.

Лит.: Зи С. Физика полупроводниковых приборов. М., 1984.