解释金属与半导体接触的高表面态密度钉扎现象？

费米能级钉扎效应是半导体物理中的一个重要概念。本来半导体中的Fermi能级是容易发生位置变化的。例如，掺入施主杂质即可使Fermi能级移向导带底，半导体变成为n型半导体；掺入受主杂质即可使Fermi能级移向价带顶，半导体变成为p型半导体。但是，若Fermi能级不能因为掺杂等而发生位置变化的话，那么就称这种情况为费米能级钉扎效应。在这种效应起作用的时候，往半导体中即使掺入很多的施主或者受主，但不能激活（即不能提供载流子），故也不能改变半导体的型号，也因此难于通过杂质补偿来制作出pn结。产生费米能级钉扎效应的原因，与材料的本性有关。宽禁带半导体（GaN、SiC等）就是一个典型的例子，这种半导体一般只能制备成n型或p型的半导体，掺杂不能改变其型号（即Fermi能级不能移动），故称为单极性半导体。一般，离子性较强的半导体（如Ⅱ-Ⅵ族半导体，CdS、ZnO、ZnSe、CdSe）就往往是单极性半导体。这主要是由于其中存在大量带电缺陷，使得费米能级被钉扎住所造成的。正因为如此，采用GaN来制作发兰光的二极管时，先前就遇到了很大的困难，后来通过特殊的退火措施才激活了掺入的施主或受主杂质，获得了pn结——制作出了发兰色光的二极管。非晶态半导体也往往存在费米能级钉扎效应。制作出的非晶态半导体多是高阻材料,Fermi能级不能因掺杂而移动，这也是由于其中有大量缺陷的关系。此外，半导体表面态密度较大时也往往造成费米能级钉扎效应。这在M-S系统和MOS系统中起着重要的作用。

——半导体表面态主要有两种：

（1）固有(本征)表面态：晶格中断→表面产生悬挂键→具有束缚电子的作用～表面态.

（2）非本征表面态：杂质或者缺陷产生的价键→表面态.

——因为表面态是电子的一种束缚状态,所以,在能带图上,表面态上电子所对应的能量——能级,就称为表面能级.

——表面态也可以是空穴的束缚状态.

——表面态对于半导体性能的影响,主要表现为起复合中心作用,降低少数载流子寿命.

——半导体表面态主要有两种：

（1）固有(本征)表面态：晶格中断→表面产生悬挂键→具有束缚电子的作用～表面态。

（2）非本征表面态：杂质或者缺陷产生的价键→表面态。

——因为表面态是电子的一种束缚状态，所以，在能带图上，表面态上电子所对应的能量——能级，就称为表面能级。

——表面态也可以是空穴的束缚状态。

——表面态对于半导体性能的影响，主要表现为起复合中心作用，降低少数载流子寿命。

---