半導体用語集
表面電位
英語表記：surface potential
MOS電界劾果型トランジスタ（MOSFET：Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）や金属-絶縁体-半導体（MIS：Metal Insulator Semiconductor）構造における半導体界面付近では，一般に，金属と半導体で仕事関数（真空準位とフェルミ準位の差）が異なるため，両者のフェルミ準位が一致するように半導体界面に電荷が誘起され，その静電ポテンシャルのために界面付近の伝導帯と価電子帯はエネルギーの高い（または，低い）方向に曲げられる（バンドべンディング）。この時，表面はバルク結晶と異なるポテンシャルを持つことになり，その伝導帯と価電子帯の曲がりに対応するエネルギーを表面電位と呼ぶ。
表面電位φsは，MIS構造に電圧を加えた時の挙動を表現するのに便利なエネルギー値である。異種の不純物原子を含まない半導体（真性半導体）においては，フェルミ準位は伝導帯と価電子帯のほぼ中央に存在する。このフェルミ準位とMIS構造のドープしたp型半導体におけるフェルミ準位の差をφBと定義する。φs<0では，半導体表面にバルク結晶よりも高い濃度の正孔が誘起されるため，蓄積層と呼ばれる領域が表面付近に形成され，表面の導電性は高くなる。φs=0では伝導帯と価電子帯のバンドベンディングがない，フラットバンド状態になる。0<φs<φBでは半導体表面付近の正孔がバルク方向に追いやられ，導電性の低い空乏層が形成される。φs=φBでは，表面のフェルミ準位が伝導帯と価電子帯の中央に存在するので，表面は真性半導体になる。φB<φsにおいて，伝導帯の底が表面付近でフェルミ準位と交差して，さらに，2φB<φsではそれが顕著になり電子密度が高い領域（反転層（inversion layer））が形成される。
半導体表面においてダングリングボンド，異種原子の吸着，原子欠陥などが原因となり，高い密度の表面準位が存在する場合には，表面のフェルミ準位がピニングされるために表面電位が固定され，MIS構造において電圧を変化させても表面電位はそれほど変化しなくなり，MISFETとして動作しなくなる。
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