Dinamica del Livello di Fermi

Il livello di vuoto rappresenta la soglia di energia per un elettrone per sfuggire alla superficie di un materiale. In genere si trova al di sopra della banda di conduzione di un semiconduttore e funge da riferimento per le energie elettroniche.

Nei semiconduttori, l'affinità elettronica è il divario di energia tra il minimo della banda di conduzione e il livello di vuoto.

La funzione di lavoro è l'energia minima richiesta per liberare un elettrone dal livello di Fermi al livello di vuoto ed è dipendente dal materiale.

I metalli mostrano elevate funzioni di lavoro, da 2 a 5 eV, a causa dei loro densi stati di livello di Fermi.

I semiconduttori mostrano funzioni di lavoro variabili al variare dei loro livelli di Fermi, influenzati dal drogaggio e dalla temperatura.

Un metallo e un semiconduttore a contatto raggiungono l'equilibrio, creando un livello di vuoto continuo attraverso la giunzione.

Contemporaneamente, il trasferimento di carica continua fino a quando i livelli di Fermi si allineano, causando la flessione della banda di energia nel semiconduttore e formando una barriera Schottky.

L'altezza della barriera della giunzione è determinata dalla funzione di lavoro del metallo e dall'affinità elettronica del semiconduttore.