场效应

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化学中的场效应(Field effect,记作 F)是指通过空间的分子内静电作用,即某取代基在空间产生一个电场,它对另一处的反应中心发生影响。场效应与诱导效应是相似的概念,因此常常较难区分,不过场效应是通过空间而非原子链产生的,故有些情况下可以通过选取有合适结构的有机分子,将这两种效应区分开来。


物理中的场效应 是指细电线与金属薄片间的电场,使空气离子化,使得带电粒子发生相互吸引或排斥,产生风的流动,可以利用其现象产生推力,类似于飞机机翼排气产生升力

  • 场效应(半导体)

在物理学中,场效应指的是使用外加的电场改变材料的导电性。 在金属中由于有大量电子移动抵消外加电场,外加的电场能使金属表层的电荷分布发生改变。然而,在半导体中,正负电荷的密度较低,无法完全抵消外加电场,所以外加电场会在半导体材料表面附近改变材料的导电性,这被称为“场效应”。场效应应用于肖特基二极管,场效应晶体管(主要指的是MOSFET,JFET和MESFET)。

  • 表面的导电性和能带弯曲

在外加电场的作用下,接近半导体表面一定深度下的电子能级发生改变,这导致了材料表面的导电性发生改变,也使得材料表面区域的电子能占有的能级发生变化。这种效应具有代表性的表征方式是“能带弯曲图”。能带弯曲图表征了材料表面的能带边界Ef, Ec, Ev与进入材料深度x之间的关系。 如右图所示一个典型的能带弯曲图。为了简化,能带中的能量单位是eV,电压的单位是V,避免了引入参数q作为单位电荷。右图中显示的是一个双层结构,左边是绝缘体层,右边是半导体层。一个使用类似结构的例子是MOS电容,一个双端的结构,一边是金属栅极端,一边是半导体材料(比如硅)端,中间夹着一层绝缘层(比如氧化硅)。右图中,左边的子图显示出了导带的最低能级(Conduction Edge)和价带的最高能级(Valence Edge)。这些能带在外加电压V的作用下发生弯曲。依照习惯,图中显示的是电子的拥有能量,所以一个正电压作用于半导体材料会使材料表面的能带向下弯曲。虚线表示的是能级占有情况费米能级Ef:低于Ef倾向于被电子占领,导带在外加电压作用下向下弯曲更加接近Ef,表明在接近绝缘层的地方导带中存在更多的电子。

外部链接[编辑]

IUPAC 金皮书定义