半导体物理第八章2.docx

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半导体物理第八章2

§8.3MIS结构的电容－电压特性

本节先讨论理想MIS结构的小信号电容随外加偏压变化的规律，即所谓电容－电压特性（C－V特性），然后再考虑功函数差及绝缘层内电荷对C－V特性的影响。

一、理想MIS结构的C—V特性

图8-9MIS结构的等效电路

1、理想MIS结构的电容及其上的电压分配

1）等效电容

可将MIS结构看作分别以绝缘层和半导体空间电荷层为介质的两个平板电容器的串联，如图8-9所示。

分别以Co和CS表示这两个电容器的比电容，则MIS结构的等效比电容

（8-24）

其中C0＝εroε0/do在结构参数确定之后是一常数，因而常用归一化等效比电容

（8-25）

来讨论MIS结构的电容电压关系。

2）电压分配

加在MIS结构上的电压UG由绝缘层和半导体表面分担，分压分别用UO和US表示，即

（8-26）

US之值与表面势VS相等。

理想MIS结构的绝缘层不含任何电荷，其电场均匀，以EO表示，则

（8-27）

式中dO是绝缘层的厚度。

又根据高斯定理，金属表面的面电荷密度QM等于绝缘层内的电位移，而电位移等于εroε0EO，即QM＝εroε0EO，于是

（8-28）

式中εro是绝缘层的相对介电常数。

再考虑到QM＝－QS，上式化为

（8-29）

将上式代入式（8-26），则得到电压UG与空间电荷区各特征量的关系式

（8-30）

图8-l0理想MIS结构的电容—电压曲线

2、理想MIS结构各状态下的电容—电压特性

1）多子累积状态

仍考虑p型半导体的MIS结构。

当UG<0时，特别是其绝对值较大时，半导体表面处于空穴高密度累积状态，从半导体内部到表面可以看成是导通的，整个半导体相当于平板电容器的一个板，电荷聚集在绝缘层的两边，MIS结构的总电容也就等于绝缘层的电容CO。

即

这时MIS电容不随电压UG变化，如图8-10中AB段所示。

但是，随着反向电压UG的减小，累积空穴越来越少，CS逐渐减小，在串连电容器中的作用不容忽略，因而归一化电容开始缩小。

2）平带状态

当金属与半导体间的外加偏压UG＝0，理想MIS的表面势VS＝0，半导体表面能带不发生弯曲，称作平带状态。

在平带状态，耗尽近似不再成立。

乍一看，此时半导体中电容似为零，但实际上在UG＝0的附近，半导体表面仍有一定深度的电荷分布。

QS的变化可由求解泊松方程

得出。

前已说明，半导体表面的空穴分布遵守

由空穴的累积或耗尽引起的电荷密度

在qV（x）/kT<<1的小信号条件下

于是，泊松方程变成

此方程符合实际情况（x®¥时V®0；x＝0时V=VS）的解为

（8-31）

式中，LD被称为德拜长度，表示屏蔽电荷的分布范围，其值

（8-32）

于是得电荷分布

（8-33）

可见屏蔽电荷大致分布在一个德拜长度之内。

由此可将平带状态下半导体表面的电容表示成

（8-34）

相应的MIS结构平带电容

（8-35）

由此可见，在UG＝0时，MIS结构的电容既不等于绝缘层的电容，也不等于零。

平带电容可与Co有较大差距，多子密度越低，介质越薄，差别越大。

3）耗尽状态

当UG>0，但不足以使半导体表面反型时，空间电荷区处于耗尽状态，类似于pn+结的情形。

如前所述，其耗尽层电容CS可用pn+结的耗尽层电容式表示为

（8-36）

于是，知

（8-37）

式中，

为一常数。

利用Uo=－QS/Co，US=qNAxd2/（2rs0）还可以证明

于是有

将此结果代入归一化电容式，即得MIS结构在耗尽状态下的归一化电容随外加电压变化的方程式

（8-38）

该式表明，在耗尽状态C/C0随UG升高而减小。

这是因为耗尽层随偏压UG升高而展宽，而xd越大，则C越小，C/C0也越小。

到耗尽层展宽到极大值xd,max时，C/C0下降到极点Cmin/Co。

C/C0在这种情况下随UG变化的情况如图8-10中CD段所示。

弱反型也是这种情况。

4）强反型状态

①低频状态当外加电压增大到使表面势VS＞2UB时，由前面的讨论知道，这时耗尽层宽度保持在极大值xd,max，而在表面出现强反型层。

这样，充放电就主要在表面反型层中进行，跟UG<0时的多子累积状态一样，电荷聚集在绝缘层的两边，MIS结构的总电容又上升到与绝缘层电容Co相等，如图8-10中EF段所示。

强反型时Uo=－QA,max/Co，而

，VS=2UB。

因此，由UG＝ＶS+Uo得强反型阈值电压

注意以上结果只适用于信号频率较低时。

图8-l2高频条件下理想MIS结构的C´min/C0与d0的关系

②高频状态当UG变化频率极高，以至在UG的整个作用时间内，耗尽层中产生的电子－空穴对远远满足不了形成强反型层对电荷量的需要，那么，即使UG已超过UT，也不能在半导体表面形成强反型层，这时对半导体起屏蔽作用的仍然是耗尽层，耗尽层将继续扩展，C/C0继续下降。

这种因提高UG变化频率而出现的现象叫深耗尽。

深耗尽是一种非平衡状态，若已超过UT的UG能保持适当的时间，即频率适当高，则耗尽层中的产生过程还是能为半导体表面提供足够多的反型载流子，使反型层起屏蔽外场的作用，耗尽层不再展宽。

只是由于电压变化较快，耗尽层中的产生与复合跟不上电压的变化，亦即反型载流子的数量不能随高频信号而变。

这时，反型电子对电容没有贡献，MIS结构的电容仍由耗尽层电荷变化决定。

设频率适当高时与强反型对应的最大耗尽层宽度为x´d,max，相应的归一化电容最小值为C´min/C0，C´min/C0比低频状态下的Cmin/C0小，且不随UG变化，如图8-l0中的GH段所示。

③求C´min/C0：

设在某瞬间外加偏压稍有增长，由于反型层中电子的产生复合跟不上信号电压的变化，故反型层中没有相应的电量变化，只能靠将更多的空穴推向深处，在耗尽层终端出现一个由电离受主构成的负电荷dQS=－dQG。

所以这时MIS结构的电容是绝缘层电容和对应于最大耗尽层厚度xdm的耗尽层电容的串联组合。

因最大耗尽层厚度电容CS等于εrsε0/xd,max，C0等于εr0ε0/d0，将其代入归一化电容表达式，得

（8-40）

再以xd,max的表达式（8-23）代入上式，则得

（8-41）

上式表明对同一种半导体材料，当温度一定时，C´min/C0为绝缘层厚度dO及衬底掺杂浓度NA的函数。

当dO一定时，NA越大，C´min/CO就越大。

图8-12表示出这些关系。

利用这里的理论，可以测定半导体表面的杂质浓度。

由于这种方法测得的是绝缘层下半导体表面层中的确实浓度，因此，对于热氧化引起硅表面的杂质再分布情形，由此法测量就显得更为优越。

5）MIS结构C—V特性的多变性

以上讨论表明，MIS结构的电容不仅是电压的函数，也是电压变化频率的函数。

图8-13表示同一MIS结构在不同测试频率下获得的电容—电压特性曲线。

MIS结构电容对频率的依赖与反型层充放电的特殊性有关，反型层中载流子的增减需要通过与其相邻的空间电荷区中额外载流子的产生和复合来实现。

譬如，对上述p型半导体的MIS结构，反型层中每增加一个电子都要依靠临近的耗尽层中电子空穴对的产生来提供，耗尽层中每产生一个电子空穴对，才有一个电子流向反型层。

因此，反型层充放电的实现需要一定时间。

同样的原因，温度和光照等可影响载流子产生复合过程的因素，也会引起MIS结构C－V特性的变化。

譬如，提高温度或适当波长的光照可以缩短耗尽层对反型层充放电的时间。

因此，在信号频率一定的情况下，高频C—V特性也可能具有低频C—V特性的特征。

图8-13测量频率对MIS结构电容－电压特性的影响图8-14n型半导体MIS结构的电容－电压曲线

对于n型半导体的MIS结构，容易证明，其电容—电压特性如图8-14所示。

综上所述，对于理想MIS结构，当半导体材料及绝缘层材料都一定时，其电容—电压特性随半导体材料杂质浓度及绝缘层厚度dO而变。

可以应用上述理论公式算出或查图得出CFB及C´min，做出相应的C—V理论曲线，以此为基础来研究半导体的表面情况。

以上讨论的是理想MIS结构。

在实际情况中，金属和半导体的功函数差以及绝缘层中的电荷等多种因素都会对MIS结构的C－V特性产生显著影响，必须予以考虑。

二、实际MIS结构的C－V特性

1、功函数差对MIS结构C－V特性的影响

考虑p型硅与铝和二氧化硅组成的MOS结构。

由于p型硅的功函数一般比铝大，当二者通过SiO2连接成一个MIS系统时，为使系统具有统一的费米能级，硅的费米能级要向上提，直至与金属费米能级相平而达到平衡，这使硅表层能带向下弯曲，如图8-15（a）所示。

由图可知，硅中电子势能提高了

（8-42）

式中Ws和Wm分别为半导体及金属的功函数。

这表明，由于金属和半导体功函数不同，虽然外加偏压为零，但半导体表面层并不处于平带状态。

为了恢复平带状态，必须在铝与硅间加一定的负电压，抵消由于两者功函数不同引起的电场和能带弯曲。

这个为了恢复平带状态所需加的电压叫做平带电压，以UFB表示之。

不难看出

（8-43）

这就是说，功函数差使理想MIS结构的C—V特性曲线平行于电压轴平移了一段距离UFB，以使平带点由UG=0变为UG=UFB。

对上述铝－二氧化硅－p型硅MOS结构，其C－V曲线应向左移动，如图8-16所示。

图中曲线

（1）为理想MIS结构的C—V曲线，曲线

（2）为金属与半导体有功函数差时的C—V曲线。

从曲线

（1）CFB/C0处引与电压轴平行的直线，求出其与曲线

（2）相交点在电压轴上坐标即得UFB。

图8-15功函数差对MIS结构电势分布的影响图8-16功函数差对C—V曲线的影响

2、绝缘层电荷对MIS结构C－V特性的影响

设绝缘层中有一薄层电荷，其单位面积上的电量为Q，离金属表面的距离为x。

在无外加电压时，这薄层电荷将分别在金属表面和半导体表面层中感应出相反符号的电荷，如图8-17所示。

由于这些电荷的存在，在半导体空间电荷层内将有电场产生，使能带弯曲。

这就是说，虽然未加电压，但由于绝缘层内电荷的作用，也可使半导体表面层离开平带状态。

为了恢复平带状态，同样须在金属板上加一定的偏压。

例如，当Q是正电荷时，在金属与半导体表面层中将感应出负电荷，半导体表层能带向下弯曲。

若在金属板上加一逐渐增大的负电压，金属板上的负电荷将随之增加。

由Q发出的电力线将更多地终止于金属表面，半导体表面层内的负电荷就会不断减小。

当外加负电压增大到使半导体表面层内的负电荷完全消失时，表层能带的弯曲也就消失。

这时，薄层电荷在半导体表面层内产生的电场就完全被金属表面负电荷产生的电场所抵消，电场集中在金属表面与薄层电荷之间，如图8-17（b）所示。

令|E|为金属与薄层电荷间的电场强度，则平带电压UFB=－|E|x。

又根据高斯定理，金属与薄层电荷之间的电位移D等于电荷面密度Q，而D=εroε0|E|，故有

图8-17绝缘层中薄层电荷的影响

（8-44）

把上式代入式UFB=－|E|x中．则得

（8-45）

又从绝缘层单位面积电容的公式可得εroε0=C0d0，以之代入上式，得

（8-46）

由上式可看中，当薄层电荷贴近半导体，即当x=d0时，式（8-76）有最大值，即

（8-47）

反之，当薄层电荷贴近金属表面（x=0）时，UFB=0。

换句话说，绝缘层中电荷越接近半导体表面，对C—V特性的影响越大；而位于金属与绝缘层界面处时，对C—V特性没有影响。

如果在绝缘层中存在的不是一薄层电荷，而是某种体电荷分布，可以把它想像地分成无数层薄层电荷，由积分求出平带电压。

设坐标原点在金属与绝缘层的交界面处，并设在坐标x处，电荷密度为ρ（x），则在坐标为x与（x+dx）间的薄层内，单位面积上的电荷为ρ（x）x。

根据式（8-76）。

可得到为了抵消这薄层电荷的影响所需加的平带电压为

（8-48）

对上式积分，即可得到为抵消整个绝缘层内电荷影响所需加的平带电压UFB，即

（8-49）

从以上讨论中看到，当MIS结构的绝缘层中存在电荷时，同样可引起其C—V曲线沿电压轴平移UFB。

式（8-79）表示平带电压UFB与绝缘层中电荷的关系。

从中还可看到，VFB随绝缘层中电荷分布情况的改变而改变。

因此，如果绝缘层中存在某种可动离子，由于它们在绝缘层中移动使电荷分布改变，则VFB将跟着改变，即引起C—V曲线沿电压轴平移。

3、实际MIS结构的平带电压

当功函数差和绝缘层中电荷两种因素都存在时，MIS结构的平带电压

（8-50）

§8.4硅一二氧化硅系统的性质（自学）

在用平面工艺制造的硅器件表面上，一般都覆盖着一层二氧化硅薄膜。

这层二氧化硅对硅表面起着保护作用，对器件的稳定性有很大改善。

因此，人们为解决硅器件的稳定性问题，对硅—二氧化硅系统的性质曾经进行过相当广泛而深入的研究。

图8-18硅—二氧化硅中的电荷和态

一、硅—二氧化硅系统中的电荷与界面态

实验发现在硅—二氧化硅系统中，存在着多种形式的电荷或能量状态。

如图8-18所示，可将这些电荷与状态归纳为以下四种基本类型：

（1）二氧化硅层中的可动离子。

主要是带正电的钠离子，还有钾、氢等正离子。

这些离子在一定温度和偏压条件下，可在二氧化硅层迁移，对器件的稳定性影响最大。

（2）二氧化硅层中的固定电荷。

位于氧化硅界面附近20nm范围内，不能在二氧化硅中迁移。

（3）界面态。

是指硅—二氧化硅界面处位于禁带中的能级或能带。

它们可在很短的时间内和衬底半导体交换电荷，故又称快界面态。

图8-19二氧化硅的网络状结构

（4）二氧化硅层中的电离陷阱。

是由于各种辐射如X射线、γ射线、电子射线等引起。

二、电荷与界面态对MOS结构C－V特性的影响

1、可动离子及其影响

二氧化硅中的可动离子有钠、钾、氢等，其中最主要而对器件稳定性影响最大的是钠离子，钠离子来源于所使出的化学试剂、玻璃器皿、高温器材以及人体携带物等。

钠离子所以易于在二氧化硅中迁移，可从二氧化硅的结构及钠离子在其中的迁移性质来说明。

热氧化或化学汽相淀积法在硅表面生长的二氧化硅薄膜为无定形，是一种近程有序而长程无序的网络状结构，这种网络状结构的基本单元是一个由硅氧原子组成的四面体，硅原子位于中心，氧原子位于四个角顶。

两个相邻的四面体通过氧原子的桥键连接起来构成网络状的结构，如图8-19所示。

外来杂质主要有两种类型：

一是替位式杂质，如磷、硼等，它们以替代硅位的形式居于四面体的中心；另一种是间隙式杂质，如钠、钾等大离子，它们存在于网络间隙之中，因而会使网络结构变形。

由于钠离子存在于四面体之间，易于摄取四面体中的一个桥键氧原子，形成一个金属氧化物键，而将此桥键氧原子转化成非桥键氧原子。

这样就破坏了网络结构，使二氧化硅呈多孔性，从而导致杂质原子易于在其中迁移或扩散。

二氧化硅中杂质的扩散系数一般具有以下形式

（8-51）

式中，Ea为扩散杂质的激活能。

二氧化硅中硼和磷的D∞值分别为3×10-6cm2/s和1.0×10-8cm2/s，而钠则为5.0cm2/s。

由此可见，钠的扩散系数远远大于其他杂质。

根据爱因斯坦关系，扩散系数与迁移率成正比，故钠离子在一氧化硅中的迁移率也特别大。

温度达到100℃以上时，钠离子就可在电场作用下以较大的迁移率作漂移运功。

图8-20钠离子沾污对C—V特性的改变

钠离子的漂移可引起二氧化硅层中电荷分布的变化，根据式（8-49），这将引起MOS结构C－V特性曲线沿电压轴平移，平移量的大小和钠离子的数量及其在二氧化硅层中的分布情况有关。

例如在受到钠离子沾污的铝—二氧化硅—硅结构中，人们发现其C—V特性曲线有如图8-20所示的变化。

图中，曲线1为原始C—V特性曲线。

曲线2是加正10V偏压127℃下退火30min后测得的C—V特性曲线。

曲线3是加负10V偏压在同样温度下退火30min后所得的C—V曲线。

对引起C—V曲线这些变化的原因可作如下说明：

在起始状态，钠离子聚集在铝与二氧化硅间，对C—V特性没有影响，C—V特性如图8-20中曲线1所示。

经过加正10V偏压在127℃下退火后，钠离子移到靠近半导体表面处，对C—V特性影响最大，故使C—V曲线向左移动到图8-20曲线2处。

再经加负10V偏压在127℃下退火后，钠离子又回移到靠近铝和二氧化硅交界处，但在二氧化硅中保留了一些残余的钠离子，因此其C—V特性不能完全恢复到原始情形，而只是部分地被恢复，如图8-20中曲线3所示。

以上实验称为偏压—加温实验，简称B—T实验。

利用这种方法可以测量MOS工艺中钠离子沾污的程度，并可检查各种降低钠离子玷污措施的效果，方法如下：

求出图8-20中曲线1及曲线2平带电压之差△VFB，然后用下式计算单位面积SiC2中的钠离子电荷量：

（8-52）

式中C0为单位面积二氧化硅层的电容。

由此算得每单位面积的钠离子数为NNa＝QNa/q。

2、固定表面电荷及其影响

在硅—二氧化硅系统中，当通过种种措施防止和消除了可动离子的沾污后，仍然发现存在有大量正电荷。

在实验上对这种电荷的性质曾进行了广泛的研究，发现具有以下一些特征：

（1）这种电荷的面密度是固定的。

当半导体的表面势VS在一个很宽的范围内变化时，它不随能带弯曲而变化，换句话说，这种电荷不能进行充放电，故称之为固定表面电荷。

（2）它位于硅—二氧化硅界面的20nm范围以内。

（3）其密度Qfc不明显地受氧化层厚度或硅中杂质类型及浓度的影响。

（4）其密度Qfc与氧化和退火条件，以及硅晶体的取向有显著关系。

关于晶体取向的影响可大体归纳如下：

在一定的氧化条件下，对于晶体取向分别为[111]、[110]和[100]三个方向的硅表面，其硅—二氧化硅结构中固定表面电荷密度Qfc之比约为3:

2:

1。

这一结果可帮助分析固定表面电荷的起因。

在上述三种取向中，（111）面的硅键密度最大，（100）面最小，与上述顺序相同。

由此推测固定电荷可能与硅—二氧化硅界面有关。

目前比较一致地认为在硅和二氧化硅界面附近存在的过剩硅离子是固定表面正电荷产生的原因。

这一结论还可从另—些实验得到证实。

例如，有的实验将MOS结构加上负栅偏压进行热处理，发现当处理温度高到一定温区（如350℃）时，经过一定时间后，固定表面电荷的值可以增大，并最终稳定在—个数值。

这是由于在较高温度下，硅离子可在二氧化硅中缓慢移动，在负栅偏压的电场作用下，带正电的硅离子从硅—二氧化硅界面处移向二氧化硅层内，使其中过剩硅离子密度增加，从而引起固定固定表面电荷密度的增加。

还有人将氧离子注入硅—二氧化硅系统的界面处，再在450℃进行热处理，发现固定表面电荷密度确有降低。

这也从实验上证明了过剩硅离子产生固定表面电荷的正确性。

固定表面电荷的存在，也引起MOS结构C—V特性曲线发生变化。

由于固定表面电荷带正电，故引起半导体表面层中能带向下弯曲。

要恢复平带情况，必须在金属与半导体间加一负电压，即平带点应沿电压轴向负方向移动一个距离。

前面说过，固定表面电荷分布在硅—二氧化硅界面附近20nm以内，如果氧化层厚度比20nm大得多，可以近似地认为这个电荷就分布在界面处，故平带电压

（8-53）

再加上金属和半导体功函数差的影响，则平带电压实为

（8-54）

将C0=εr0ε0/d0代入上式得到

图8-21固定电荷引起的C—V特性变化

（8-55）

若以Nfc表示单位面积的固定电荷数目，则用q除以上式两端即可。

从实验测得MOS结构的C—V特性曲线，与理论曲线进行比较，可求得平带电压VFB（见图8-21），然后代入上式，即可求出固定表面电荷密度。

3、在硅—二氧化硅界面处的快界面态

所谓快界面态，是指存在于硅—二氧化硅界面处而能值位于硅禁带中的一些分立的或连续的电子能级。

之所以称为快界面态，是为了和由吸附于二氧化硅外表面的分子、原子等所引起的外表面态相区别。

外表面态位于空气和氧化物的界面上，它们和半导体交换电荷时，电子必须穿过绝缘的氧化层，因此需要较长的时间才能进行电荷交换，因此，这种外表面态又称做“慢态”。

位于硅和二氧化硅界面处的界面态，由于可以迅速地和半导体导带或价带交换电荷，所以称为“快界面态”。

界面态一般也分为施主和受主两种。

不论能级在禁带中的位置如何，若能级被电子占区据时呈中性，施放电子后带正电，则为施主型界面态；若能级空着时为中性，接受电子后带负电，则为受主型界面态。

和体内施主能级一样，电子占据施主界面态的分布函数要考虑简并因子g＝2。

若界面态具有单一能级EsD，单位面积上的界面态数目为Ns，则单位面积界面态上的电子数为

（8-58）

若界面态能级在禁带中连续地分布，并设在能值E处单位能量间隔内单体面积上的界面态数目为Nss（E），则每单位面积界面态上的电子数可以积分表示为

（8-59）

式中EsD和E´sD分别表示施主界面态在禁带中分布的下限与上限。

对于受主界面态，分布函数为

（8-60）

其中EsA为受主界面态的能值，g为基态简并度，其值为4。

在受主界面态中的空穴数可由类似上面的方法计算。

由于某些原因使半导体的费米能级EF相对于界面态能级改变位置时，电子占据界面态的概率将随之变化，因而界面电荷密度也发生变化。

对此，可用外加偏压UG的变化来加以说明。

当外加偏压UG变化时，由于能带弯曲程度随之改变，费米能级EF相对于界面态能级的位置也会发生变化。

以p型硅为例，当UG为负时，表面层能带向上弯曲，表面处的施主和受主界面态能级相对于费米能级EF向上移动，如图8-22（a）所示。

当靠近价带的施主态的位置移动到EF以上时，大部分施主态未被电子占据，按照施主态的性质，这将显示正电性，因此出现了的界面态附加电荷。

这个附加正电荷将补偿部分金属电极上负电荷的作用，削弱表面层中能带的弯曲及空穴的堆积。

反之，当外加偏压UG为正时，表面处能带向下弯曲，界面态能级相对于EF向下移，如图8-22（b）

图8-22加不同VG时，界面态电子填充情况

所示。

当靠近导带的受主态向下移至EF处时，由于电子占据受主界面态，表面出现负的界面态附加电荷，其效果也是削弱能带弯曲程度和表面层中的负电荷。

从以上分析中看到，当外加偏压UG变化时，界面态中电荷随之改变，即界面态发生充放电效应。

除外加偏压UG变化外，温度的变化也可引起界面态电荷的变化。

曾用不同方法测量了Si-SiO2系统界面态在禁带中的分布。

早期测量结果认为分布在禁带中的界面态能级有两个高密度的峰：

一个靠近导带底，为受主态;另一个靠近价带顶，为施主态。

但进—步的研究发现上述结果并不可靠，转而认为界面态密度在禁带中呈“U”形连续分布，在禁带中部态密度较低，在靠近导带底Ec和价带顶Ev处密度迅速增加，不再下降，如图8-23所示。

界面态密度亦随晶体取向而变。

对于硅，界面态密度从高到低按（111）、（110）、（100）晶面顺序而变。

因此在制造MOS器件时常常选用（100）晶向硅单晶，以减少固定电荷和界面态的影响。

下面讨论一下界面态的起源。

前已指出，理想“洁净”表面的表面态密度约为l015cm2。

但是，Si-SiO2系统的界面态密度要比这低几个数量级。

这是因为硅表面覆盖了氧化膜后，硅表面的悬挂键大部分为氧所饱和，以致表面态密度大大降低。

可以想像，若将硅（100）面与（110）和（111面比较，当表面上生长二氧化硅后，由于（100）面留下的未被氧饱和的键密度最小，因而其界面态密度最小。

图8-23硅—二氧化硅系统的界面态密度分