2.4.3. Диполи на границе раздела

Понятие поверхностного диполя было введено [Van Ruyven е. а., 1965] для объяснения расхождения между наблюдаемой величиной разрыва зоны проводимости в изотипных гетеропереходах и ею же, рассчитанной исходя из энергии сродства к электрону. Появление поверхностных диполей является следствием фиксированного положения уровня Ферми на поверхностях обоих полупроводников из-за высокой плотности поверхностного заряда, образующего слой, близкий по своим свойствам к металлическому. Соединение таких слоев, существующих на поверхности каждого из полупроводников, при создании гетероперехода сопровождается формированием диполя атомных размеров подобно тому, как это происходит при соединении двух массивных металлических образцов с различной работой выхода.

Модели гетероперехода [Anderson, 1960; Van Ruyven, 1972] соответствуют двум предельным случаям. В первом из них полагают, что на границе раздела образуются диполи, а обедненные слои почти не меняются при соединении полупроводников независимо от уровня их легирования. Согласно модели Андерсона обедненные слои формируются при образовании контакта двух полупроводников. Большинство гетеропереходов, вероятно, отвечает какому-либо промежуточному случаю.

Физическая природа диполей в полупроводниках изучалась несколькими исследователями. Подобные диполи могут образоваться по рассмотренной ранее причине, а также вследствие существования заряда на противоположных поверхностях тонкого диэлектрического слоя на границе раздела или соответствующего пространственного распределения противоположно заряженных дефектов в объеме полупроводников по обе стороны от границы раздела. В последнем случае заряд может распределяться в слое толщиной несколько десятков нанометров, например по дислокациям несоответствия, которые берут начало на границе раздела.