Inverziós réteg (és: inverziós réteg , vagy inverziós régió ) - a félvezetőben a felületéhez vagy más anyaggal való csatlakozáshoz közeli terület, amelynek vezetőképességét a félvezető kisebb töltéshordozóinak koncentrációja határozza meg . Egy ilyen régió létrehozásához és létezésének fenntartásához elektromos térre van szükség, amelynek paraméterei a külső feszültség és a feltételek (hőmérséklet, fényintenzitás) változásával változnak. Egy inverz réteg van kialakítva például egy szigetelt kapu térhatású tranzisztorban , ahol az áram csatornaként működik a forrás és a lefolyó között. Ennek a rétegnek a jellemző vastagsága több nanométer.
A GOST 15133-77 [1] szerint az inverz réteg meghatározása:
a félvezető felületéhez közeli réteg, amelyben az elektromos vezetőképesség típusa eltér a félvezető zömében lévő elektromos vezetőképesség típusától a felületi állapotok elektromos mezője, a felület közelében lévő külső elektromos tér, vagy potenciálkülönbség érintkezési mező.
A leggyakrabban vizsgált a MOS szerkezetben lévő inverz réteg (MOS = Metal-Oxide-Semiconductor), amely kellően magas statikus inverz ( p-típusú hordozó esetén a fémre „+”) alkalmazásával jön létre , ld. a jobb oldali sávdiagramok , vagy a „-” a fém n-szubsztrát esetén, lásd a fenti ábrát) feszültség. A MOS struktúra ezt a működési módját inverziós módnak nevezzük. A kisebbségi hordozók a kimerülési régióban keletkeznek, és a felszín közelében halmozódnak fel, amíg az egyensúly létre nem jön. Váltakozó feszültség alkalmazásakor előfordulhat, hogy az ilyen folyamat „nem tart lépést”; emellett az inverz réteg létrehozását akadályozhatja a töltés szivárgása (például alagút ) egy dielektrikumon keresztül. Mivel a MOS szerkezet része lehet a térhatású tranzisztornak, az elektronika legfontosabb eszközének, az inverz rétegek vizsgálatának jelentősége rendkívül nagy.
Ezenkívül néha inverziós réteg jön létre több félvezető szerkezetének heterointerfészein , amelyek különböző elektronaffinitási energiákkal és/vagy eltérő sávrésekkel rendelkeznek .
Az inverz réteg vastagsága függ a félvezető anyagától, a szennyező atomok koncentrációjától és az alkalmazott tér nagyságától. A jellemző értékek 2-5 nm. Ez sokkal kisebb, mint a kimerült terület szélessége (a frakcióktól a mikronegységekig mérsékelt adalékkal). A tipikus keresztirányú elektromos térerősségek 10 6 -10 7 V/cm, a kisebbségi vivősűrűségek a 10 11 -10 13 cm -2 tartományba esnek .
A kisebbségi hordozók merőleges irányú mozgását kvantáljuk . A potenciál eloszlását az inverz rétegben és annak közelében a Schrödinger és Poisson egyenlet önkonzisztens megoldásával számítják ki , bár egyszerűsített modelleket is javasoltak. Kiderült, hogy a töltéssűrűség maximuma körülbelül 1 nm-rel eltolódik a határfelülettől, és az alsó részsáv alja akár 0,5 eV-tal is eltávolodik a felszínközeli kút potenciális energiaminimumától (a térrel együtt nő) . A kvantálás miatt az állapotok sűrűsége csökken a háromdimenziós esethez képest. Közvetlenül a határfelület közelében a kút megközelítőleg háromszög alakú [2] .
A kvantálás jelenléte jelentősen befolyásolja a töltésátvitelt az inverziós réteg mentén, a mobilitást és egyéb mutatókat, valamint befolyásolja a MOS szerkezetében lévő mágneses jelenségeket.