Abstract
A study was made of the influence of the relative humidity (from 0.5–90%) on the surface conductivity of bothp- andn-type germanium having differing resistivity. It was. found that the range of changes in the surface potential did not depend on the volume properties of germanium. An analysis of the experimental results shows that the surface potential has values approximately in the range fromϕ s =−3kT/q toϕ s =+5kT/q for a change in humidity from 0.5 to 90%. Assuming that the Fermi level changes on the outer side of the oxide layer by approximately the same value as on the germaniumgermanium oxide boundary as a result of the increase and decrease of slow states, it follows that the levels of the slow centres are considerably distant from the Fermi level during the whole humidity range. It is also shown that on the first monomolecular layer of adsorbed water there is an increment of (7.5±0.8) x 1010 donor levels per cm2. This increase in levels either decreases with the number of adsorbed monomolecular layers of water and for 90% humidity has approximately the value 2×1010 cm−2 or remains almost unchanged with the number of layers, if it is assumed that forϕ s =6.0kT/q the Fermi level passes through the centres of adsorbed water.
Abstract
Было исследовано влияние относительной влажности от 0,5 до 90% на поверхностную проводимость германия с разным сопротивлением как типаp так и типаn. Была обнаружена полная независимость влияния водяного пара от объемных свойств германия. Из анализа экспериментальных данных вытекает, что поверхностный потенциал достигает величин в пределах отϕ s =− 3kT/q доϕ s =+ 5kT/q при изменении влажности от 0,5 до 90%. Если предположить, что уровень Ферми меняется с внешней стороны окисленного слоя приблизительно на такую же величину как на границе германий-окись германия в результате увеличения и уменьшения медленных состояний, то отсюда вытекает, что уровни медленных центров в пределах всего изменения влажности значительно удалены от уровня Фермы. Дальше показывается, что на мономолекулярный слой адсорбированной воды приходится приращение (7,5 ±0,8). 1010 донорных уровней на cm2. Это приращение уровней или с числом адсорбированных монослоев воды уменьшается и достигает при 90% влажности приблизительно величины. 2. 1010 cm−2 на один адсорбированный слой воды, или остается почти постоянным, если предположить, что приϕ s =6,0kT/q уровень Ферми проходит по центрам адсорбированной воды.
This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.
Similar content being viewed by others
References
Brattain W. H., Bardeen J.: Bell System Tech. J.32 (1953), 1.
Kingston R. H.: Phys. Rev.98 (1955), 1766.
Law J. T.: J. Phys. Chem.59 (1955), 67.
Montgomery H. C., Brown W. L.: Phys. Rev.103 (1956), 865.
Ržanov A. V., Neizvěstnij J. G., Rosljakov V. V.: ŽTF26 (1956), 2142.
Statz H., De Mars G., Davis L., Adams A.: “Semiconductor Surface Physics”, University of Pennsylvania Press, Philadelphia 1957, p. 139.
Eriksen W. T., Statz H., De Mars G. A.: J. Appl. Phys.28 (1957), 133.
Lasser M., Wysocki C., Bernstein B.: Phys. Rev.105 (1957), 491. “Semiconductor Surface Physics”, University of Pennsylvania Press, Philadelphia 1957, p. 197.
Wallmark J. T., Johnson R. R.: RCA Review18 (1957), 512.
Hutson A. R.: Phys. Rev.102 (1956), 381.
Garrett C. G. B., Brattain W. H.: Phys. Rev.99 (1955), 376.
Kawasaki K., Kanou K., Sekita Y.: J. Phys. Soc. Japan14 (1959), 233.
Dorda G.: To be published in Czech. J. Phys.
Пикус Г. E.: „Физика поверхности полупроводников“, Изд. иностранной литературы, Москва, 1959, стр. 359.
Schrieffer J. R.: “Semiconductor Surface Physics”, University of Pennsylvania Press, Philadelphia 1957, p. 55.
Ržanov A. V., Novotockij-Vlasov J., Neizvěstnij J. G.: FTT1 (1959), 1471.
Flietner H.: Ann. Phys.3 (1959), 414.
Many A.: J. Phys. Chem. Solids8 (1959), 87.
Ržanov A. V., Pavlov N. M., Selezněva M. A.: ŽTF28 (1958), 2645.
Wang S., Wallis R.: Phys. Rev.107 (1957), 947.
Fajnštejn S. M., Fistulj V. J.: ŽTF26 (1956), 2162.
Author information
Authors and Affiliations
Additional information
In conclusion the author thanks Dr. J. Taue for instigating this work and S. Koc, C. Sc., for remarks and the interest with which he followed the work. He also thanks A.Müller for measuring the Hall constant in the samples.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Dorda, G. Influence of relative humidity on surface conductivity of germanium. Czech J Phys 10, 820–829 (1960). https://doi.org/10.1007/BF01557866
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF01557866