半导体表面(semiconductor surface)  

半导体表面性质对半导体器件特性有明显影响，有时甚至是表面效应支配器件的特性。例如金属～氧化物一半导体(M0S)器件、电荷耦合器件、表面发光器件等，就是利用半导体表面效应制成的。

晶体自由表面的存在使其周期场在表面处发生中断，则在禁带中产生附加能级——达姆表面能级。在半无限周期场中，电子被局限于表面附近，把这种电子状态称做表面态，对应的能级即为表面能级，每个表面原子对应禁带中一个表面能级，这些表面能级组成表面能带。以硅晶体为例，表面最外层的每个硅原子有一个未饱和键，称为悬挂键，与之对应的电子能态就是表面态。此外，在表面处还存在由于晶体缺陷或吸附原子等原因引起的表面态。

金属-绝缘层-半导体(MIS)结构的M与s之间加电压后，金属和半导体相对的两个面上就要被充电，在半导体中，由于自由载流子浓度要低得多，电荷必须分布在一定厚度的表面层(空间电荷区)内，该区两端的电势差叫表面势。在空间电荷区内，能带同时发生弯曲。表面势及空间电荷区电荷的分布情况随金属和半导体间所加电压V_G而变化，可出现三种状况：多子的堆积状态，多子的耗尽状态和少子的反型状态。表面电导是指半导体表面层沿平行于表面的电导，表面电导随表面势的改变而异，取决于表面层内载流子的数量和迁移率。由于能带的弯曲，表面层内载流子的数目将随表面势V_S的大小而改变，从而表面电导亦随之改变。MOS场效应晶体管器件的生产正是用不同方式运用表面电场效应的结果。

把p型和n型半导体结合在一起，两者的交界面就形成p—n结，它是结型晶体管、集成电路的基本核心部件，下图是平衡p—n结能带图。理想p—n模型的电流、电压方程(即肖克莱方程)为：

式中q为电子电荷，C；K_B为玻耳兹曼常数，eV，T为热力学温度，K；J_S。为反向饱和电流密度，A／m²；V为p—n结两端所加外电压，V；J，为通过p—n结的电流密度，A／m²。p—n结的重要特性是单向导电性。一个p—n结可构成一个二极管，两个p—n结就可构成p—n—p或n—p—n三极管。两边都是重掺杂半导体的p—n结称为隧道结，用它可制成隧道二极管。由于它具有正向负阻特性，可用于微波放大、高速开关等。

半导体和金属接触，如能形成阻挡层，其界面可以具有整流特性，利用它可做成肖特基势垒二极管。另一种是欧姆接触，当重掺杂半导体与金属接触，它不产生明显的附加阻抗，这样能利用金属电极输入或输出电流。

利用半导体表面吸附气体分子后，半导体导电性能发生变化这一事实，可以将气体浓度量值转换成电信号，这就是半导体气敏、湿敏传感器的基本原理。