ISSN:
1434-6036
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Physics
Description / Table of Contents:
Zusammenfassung Die Temperaturabhängigkeit der Austrittsarbeit von Silizium wurde zwischen Zimmertemperatur und 1000°K als temperaturabhängige Kontaktspannung zwischen der Siliziumoberfläche und einer metallischen Bezugselektrode nach der Methode von Kelvin im Ultrahochvakuum gemessen. Es gelangten (111)-orientierte Oberflächen von p-Typ-Silizium zur Untersuchung, die im Vakuum thermisch gereinigt wurden, sowie im Vakuum hergestellte Spaltflächen verschiedener Dotierung. Die Temperaturkoeffizienten stabiler Siliziumoberflächen liegen zwischen 0 und +1·10−4 eV/°K, und weder die Dotierung, noch der Übergang der elektrischen Leitfähigkeit von der Störstellenleitung in die Eigenleitung haben einen wesentlichen Einfluß. Dies ist eine Folge der hohen Dichte von Oberflächenzuständen in der Nähe der Fermi-Energie. Frisch gespaltene Oberflächen sind nicht stabil; beim ersten Aufheizen wurde ein irreversibles Verhalten der Austrittsarbeit beobachtet, welches u. a. Aufschluß über Eigenschaften des Spektrums der Oberflächenzustände gibt. Die Messungen ermöglichen auch Aussagen über die Temperaturabhängigkeit der Elektronenaffinität. Schließlich wurde noch der Einfluß adsorbierter Fremdschichten auf den Temperaturverlauf der Austrittsarbeit untersucht.
Abstract:
Résumé La relation entre le travail de sortie du silicium et la température a été étudiée depuis la température ambiante jusqu’ à 1000°K. Par la méthode de Kelvin, on a mesuré, sous ultrahaut vide, la tension de contact entre une surface de silicium et une surface métallique de référence, en fonction de la température. Deux sortes de surfaces ont été étudiées: Des surfaces de silicium de type p, orientées dans la direction (111) et nettoyées thermiquement sous vide et des surfaces formées en clivant, sous vide, des échantillons de différentes dotations. Les coefficients de température pour des surfaces stables prennent des valeurs comprises entre 0 et +1·10−4 eV/°K. Ni la dotation, ni le passage de la conduction d’impureté à la conduction intrinsèque ne jouent un rôle important, ce qui s’explique par la grande densité de niveaux de surface au voisinage de l’énergie de Fermi. Les surfaces fraîchement clivées ne sont pas stables; lors du premier traitement thermique, on observe une variation irréversible du travail de sortie qui livre, entre autres, des renseignements sur le spectre des états de surface. On peut déduire des mesures la façon dont l’affinité électronique dépend de la température. Finalement, on a étudié l’influence de couches étrangères adsorbées sur le comportement du travail de sortie en fonction de la température.
Notes:
Abstract The temperature dependence of the work function of silicon was measured in ultra high vacuum between room temperature and 1000°K by means of the temperature dependent contact potential between the silicon surface and a metal reference with the Kelvin method. We have investigated both (111)-surfaces of p-type silicon, cleaned by heating in vacuum, and cleaved surfaces of different doping. For stable surfaces, temperature coefficients between 0 and +1·10−4 eV/°K are found. Neither doping nor the transition of electrical conductivity from extrinsic to intrinsic has significant influence. This is due to the high density of surface states near the Fermi-energy. Freshly cleaved surfaces are unstable; when first heated up, an irreversible behaviour of the work function is observed, which gives some information concerning the surface states. From our measurements one can also roughly deduce the temperature dependence of the electron affinity. Finally, changes of the temperature dependence of the work function caused by contamination of the surface were investigated.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF02422760
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