湿度控制-半导体表面的水蒸气吸附与导电

作为固体表面吸附气体而形成电子传导的代表例子,首先就半导体加以叙述。

将锗切成薄的单晶片,使其表面显露在空气中,当改变空气的条件时,可直接测定出表面电导率的变化,就是下图莫里森结果。这里表明使用n型和p型锗试样交替放入干O2和湿O2气体中进行实验,由干O2和湿O2变化时,表面能级相对费米能级趋向于降低的方向变化。即如果n型锗的表面能级降低,由于传导性能提高,可预期到有下图左边那样的表面电阻下降的结果。相反,对于p型锗,表面能级的降低会使电阻增大,如下图右边。

n型和p型以及n型氮化铝由于表面吸附水蒸气而产生表面电阻的变化如下图所示。

通常,氧、NO2是负离子吸附(电子的移动是从固体移向吸附气体);水、氨等是正离子吸附(电子的移动是从吸附气体移向固体)。作为一个例子,将由于葸吸附水蒸气和氧气所产生的导电性变化如下图所示。

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