正号表示电势大于零电势,负号表示电势小于零电势。负电势小于正电势,电势的正负不是绝对的,电势的正负零电势点的选取有关。
半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。
从能量的角度:费米能级是化学势,定义为系统增加一个电子引起自由能的变化。热平衡时由于吉布斯函数取极值,那多元系的化学势必须相同,也就是说费米能级相同。从电子填充的角度:由于电子能级填充满足费米狄拉克分布,那么大于0K情况下填充概率为0.5时的能量就是费米能级。这是半导体中常用考虑的角度。
接触时由于电子能量的差异,电子会从费米能级高的地方流向费米能级低的地方。那么,费米能级低的地方由于负电势-V的存在,整体能量上升U=(-e)(-V)=eV,直到费米能级平齐,此时接触电势差V等于功函数之差。
当接触时费米能级对齐,半导体的结区能带弯曲。能带弯曲同样可以有两种理解方式:
从能量的角度:
从电子填充的角度:假设电子从半导体跑向金属表面,半导体表面电荷减少导致费米能级会更接近于价带。也就是说导带和价带会往上弯曲。
从能量的角度:正电荷分布于半导体表面,建立一个从半导体体内到界面的电场,因此表面电势相对于体内更低,能带向上弯曲。
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