Могут ли поверхностные диполи/заряды изменить работу выхода металла?

Как обычно изображается на упрощенных зонных диаграммах (см. рисунок ниже), уровень Ферми металла показан как вершина зоны проводимости, при этом вся зона заполнена.

Во многих ситуациях, в том числе при соединении металла и полупроводника с образованием контакта, заряд передается между двумя материалами. Для контакта металл/n-SC это формирует очень тонкий слой отрицательного заряда на поверхности металла. Однако окончательная диаграмма полос по-прежнему нарисована с неизменной металлической полосой.

Есть ли в этом случае просто пренебрежимо малое изменение работы выхода на неотрисованной поверхности?

Если да, то каково статистическое значение того, что уровень Ферми находится выше вершины зоны проводимости на поверхности/межфазной границе (в случае тонкого листа с отрицательным зарядом)?

введите описание изображения здесь

Не могли бы вы показать одну из этих упрощенных диаграмм диапазонов? Если вся зона заполнена, то это не зона проводимости, а валентная зона. И в данном случае это диэлектрик, а не металл.
Понимаю. Спасибо. Меток для зоны проводимости в металле нет вообще. Синяя линия — уровень Ферми. Таким образом, полоса заполняется не полностью.

Ответы (1)

Я проигнорирую запутанное утверждение «металлический уровень Ферми показан как вершина зоны проводимости со всей заполненной зоной» и сосредоточусь на основной части вопроса.

Во-первых, я отвечу в рамках теории Шоттки-Мотта, откуда и взялась эта диаграмма. В любом материале разница между уровнем вакуума и конкретным состоянием волновой функции электрона постоянна (функция электронного состояния и материала, но не зависит ни от чего другого). Например, в полупроводнике разница между уровнем вакуума и дном зоны проводимости постоянна, а разница между уровнем вакуума и верхом валентной зоны постоянна. В металле (в отличие от полупроводника) уровень Ферми фиксирован относительно зонной структуры (т. е. электрон с определенной волновой функцией всегда может находиться на уровне Ферми металла), поскольку металл всегда является зарядово-нейтральным (за исключением длина Дебая (несколько ангстрем) поверхности). Итак, если есть X протонов на см ^ 3,

Итак, снова металл и полупроводник обрабатываются одинаково: состояния обоих остаются неизменными относительно локального уровня вакуума. Отличие состоит в том, что в полупроводнике, а не в металле, уровень Ферми может смещаться относительно электронных состояний.

Иногда люди спрашивают: «Смещается ли уровень вакуума в металле или уровень вакуума в объемном полупроводнике?» Этот вопрос не имеет ответа. Только разница в уровне вакуума между чем-то и где-то еще имеет значение.

Целая отдельная тема: «Действительно ли структура теории Шоттки-Мотта верна для понимания этих вещей?» На самом деле, его предсказания высоты барьера Шоттки довольно плохи. В целом это отражает тенденцию — существуют систематические различия между металлами с низкой и высокой рабочей функцией — но количественные высоты барьера Шоттки могут быть довольно далекими.

В связи с этим вопрос «Какова рабочая функция Metal XYZ?» не имеет единого ответа. Это зависит от детальной атомной структуры поверхности. Например, поверхность (111) вольфрама будет иметь другую работу выхода, чем поверхность (100) вольфрама.

Спасибо за объяснение. Мне было интересно, почему никогда не показывают верхнюю часть полосы проводимости металла? Я не видел ни одной схемы, где это нарисовано. Есть ли для этого физическая причина?
Уровень Ферми металла находится где-то посередине зоны проводимости, т.е. значительно выше дна и значительно ниже верха. Как далеко от дна? Это не имеет значения. Как далеко ниже вершины? Это не имеет значения. (По крайней мере, это не имеет значения, если вы интересуетесь электропроводностью и электронными устройствами.) Поэтому верх и низ полосы не нарисованы.
Могут ли поверхностные диполи/заряды изменить работу выхода металла?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v