Techniklexikon

Bandverbiegung

die Differenz zwischen der energetischen Lage der Leitungsbandkante an der Festkörperoberfläche und der im Festkörperinneren (Abb.). Sie ist die Folge eines elektrostatischen Potentials an der Oberfläche oder Grenzfläche eines dotierten Halbleiters. Dieses entsteht, wenn bei n-Dotierung unbesetzte Oberflächen- bzw. Grenzflächenzustände in der Bandlücke vorhanden sind. Sie werden von Elektronen aus energetisch ungünstigeren Zuständen des Leitungsbandes besetzt, was eine negativ geladene Oberfläche, gefolgt von einer positiven Raumladungszone und damit ein Potential hervorruft. Für p-Dotierung gilt eine analoge Erklärung, ausgehend von besetzten Zuständen in der Bandlücke und Löchern im Valenzband. Der Potentialverlauf kann durch die Poisson-Gleichung beschrieben werden. Die Bandverbiegung ist keine intrinsische Grösse des Halbleiters, sondern hängt auch von dessen Dotierung ab. Eine dotierungsunabhängige Grösse ist dagegen die Schottky-Barriere, die Differenz zwischen Leitungsbandniveau an der Festkörperoberfläche und Fermi-Niveau. In der Halbleiter-Technologie wird die Bandverbiegung z.B. bei der Schottky-Diode ausgenutzt.

Bandverbiegung: Schematische Darstellung der Bandverbiegung an der Oberfläche eines n-dotierten Halbleiters. Das Fermi-Niveau (E_F) wird an der Oberfläche "gepinnt", d.h. durch die Besetzung der Oberflächenzustände festgelegt. Die resultierende Bandverbiegung (V_B) ist dotierungsabhängig, da E_L - E_F im Volumen des Halbleiters dotierungsabhängig ist. Die Schottky-Barriere V_SB ist hingegen durch die Energie der Oberflächenzustände gegeben und wird nicht durch die Dotierung beeinflusst.