Rikastuskerros (myös: rikastettu kerros tai rikastusalue ) - alue puolijohteessa lähellä sen pintaa tai liitoskohtaa toisen materiaalin kanssa, jossa päävarauksen kantajien pitoisuus on suurempi kuin puolijohteen tasapainotilassa. Tämän kerroksen tyypillinen paksuus on useita nanometrejä.
GOST 15133-77 [1] mukaan rikastettu kerros määritellään seuraavasti
puolijohdekerros, jossa enemmistövarauksen kantajien pitoisuus on suurempi kuin ionisoituneiden luovuttajien ja vastaanottajien pitoisuuksien ero.
Yleisimmin tutkittu on MOS-rakenteessa oleva rikastettu kerros (MOS = Metal-Oxide-Semiconductor), joka muodostetaan kohdistamalla metalliin riittävän korkea suora ("-" p-tyypin substraatin tapauksessa tai " +" metalliin n-substraattia varten, katso . Kuva) jännite. Tätä MOS-rakenteen toimintatapaa kutsutaan rikastus- tai akkumulaatiotilaksi.
Koska MOS-rakenne voi olla kiinteä osa puolijohdeelektroniikan tärkeintä laitetta, kenttätransistori, sen toiminnan tutkiminen erilaisissa olosuhteissa, mukaan lukien akkumulaatiotilassa, on erittäin tärkeää (vaikka merkittävin on inversio tila ).
Lisäksi rikastettu kerros voidaan luoda heterorajapintoihin useiden puolijohteiden rakenteissa, joilla on erilaiset elektroniaffiniteettienergiat ja/tai erilaiset kaistavälit .
Rikastettu kerros n-tyypin puolijohteessa muodostuu elektroneista ja p-tyypin puolijohteessa aukoista .
Rikastetun kerroksen paksuus riippuu materiaalista, epäpuhtausatomien pitoisuudesta ja levitetyn kentän suuruudesta. Ominaisuusarvot ovat 2-5 nm. Tyypilliset poikittaissuuntaiset sähkökenttävoimakkuudet ovat 10 6 - 10 7 V/cm ja primaaristen kantoaaltojen tiheydet ovat välillä 10 11 - 10 13 cm - 2 .
Kantoaaltojen liike kohtisuorassa kvantisoidaan . Potentiaalijakauma rikastetussa kerroksessa ja sen lähellä lasketaan Schrödingerin ja Poissonin yhtälöiden itseyhdenmukaisella ratkaisulla . Tässä tapauksessa käy ilmi, että varaustiheyden maksimi siirtyy rajapinnasta noin 1 nm ja alemman osakaistan pohja voi olla jopa 0,5 eV:n päässä potentiaalienergiaminimimistä pintaläheisessä kaivossa. Kvantisoinnin ansiosta tilojen tiheys pienenee verrattuna kolmiulotteiseen tapaukseen [2] .