Techniklexikon

Verarmungsschicht

Verarmungsrandschicht. Randschicht im Halbleiter an einem Metall-Halbleiter-Übergang oder Randschicht unter einer Halbleiteroberfläche, die an Majoritätsträgem verarmt ist. V. sind stets mit einer rr. Raumladungszone verbunden, die zu einer Sperrschicht führt. An der Grenzfläche zwischen einem Kontaktmetall und einem n-Halbleiter entstehen V. z. B. dadurch, daß aufgrund der unterschiedlichen Austrittsarbeiten der Elektronen (Emission) im Metall und im Halbleiter ein Elektronenabfluß vom Halbleiter in das Metall erfolgt, so daß die grenzflächennahe Halbleiterschicht an Elektronen verarmt. Durch die abfließenden Ladungen wird ein elekrisches Feld aufgebaut, das die Bandkanten von Valenz- und Leitungsband verbiegt. Das Gleichgewicht ist dann erreicht, wenn das anfänglich unterschiedliche Fermi-Niveau einen einheitlichen Wert £F angenommen hat. Im Energiebandschema führt dies zu einem relativen Absinken der Bänder im Halbleitervolumen und einer positiven Krümmung im Bereich der Raumladungszone. An Halbleiteroberflächen können V. durch Oberflächenzustände hervorgerufen werden. Sie entstehen aber auch durch ein elektrostatisches Feld (Ladungsträgerinfluenz). In allen drei Fällen läßt sich die Tiefe der Raumladungszone (und damit der Sperrschicht) über ein veränderbares äußeres elektrisches Feld steuern, da z. B. durch Anlegen einer positiven Spannung die Bandkrümmung noch verstärkt wird. Dieser Mechanismus wird als Feldeffekt bezeichnet und bildet die Grundlage der Feldeffekttransistoren, insbesondere der MESFET.