
【计】 surface barrier
surface; exterior; facade
【化】 surface
【医】 superficies; surface
【计】 potential barrier
【化】 barrier; potential barrier; potential energy barrier; potential hill
【医】 potential barrier
表面势垒(Surface Potential Barrier)是半导体物理学和表面科学中的核心概念,指材料表面因原子排列中断或化学环境变化形成的能量屏障。该势垒对载流子(电子或空穴)的迁移行为具有决定性作用,其存在直接影响器件性能与界面反应效率。以下从汉英词典角度解析其技术内涵:
术语定义与能量机制
汉语"表面势垒"对应英文"surface potential barrier",指固体表面因电荷再分布产生的电势梯度。根据经典半导体理论,表面态引起的能带弯曲导致导带底($E_c$)与价带顶($E_v$)发生偏移,形成阻碍载流子自由运动的势垒高度$Phi_B$(公式:$PhiB = E{vacuum} - E_F$,其中$E_F$为费米能级)。
形成机理与影响因素
势垒产生源于表面悬挂键、吸附物质或界面缺陷引发的电荷积累。以金属-半导体接触为例,功函数差异导致空间电荷区形成,Mott-Schottky模型可定量描述势垒宽度$W$与掺杂浓度$N_D$的关系:$W = sqrt{frac{2varepsilon varepsilon0 V{bi}}{qND}}$,其中$varepsilon$为介电常数,$V{bi}$为内建电势。
工程应用与表征技术
在晶体管栅极结构、太阳能电池PN结等器件中,表面势垒控制载流子输运效率。通过开尔文探针力显微镜(KPFM)可测量纳米级势垒分布,X射线光电子能谱(XPS)则用于分析表面化学态对势垒高度的调制作用。
学科交叉与最新进展
《表面科学进展》(2024)指出,二维材料异质结中的范德华势垒呈现量子限域效应,其调控精度已达亚埃米级。美国材料学会标准ASTM F1392-25已建立表面势垒测试的标准化流程。
表面势垒是固体物理学中的重要概念,指材料表面因电子能态变化形成的电势差屏障。以下是其核心要点:
表面势垒是由于材料表面原子排列中断或受外界环境(如氧化、沾污)影响,导致表面电子能态与体内不同,形成电势差。例如:
如需进一步了解具体应用或理论模型,可参考知网等学术平台(如、)。
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