Rev. Phys. Appl. (Paris) 25, 887-894 (1990)
DOI: 10.1051/rphysap:01990002509088700

The role of dangling bonds in the properties of surfaces and interfaces of semiconductors

M. Lannoo

Laboratoire des Surfaces et Interfaces (URA CNRS 253), Institut Supérieur d'Electronique du Nord, 41 Boulevard Vauban, 59046 Lille Cedex, France

Abstract
It is shown that dangling bonds can be used to provide a unified description of the physical properties of tetrahedral semiconductors in a large variety of different situations and, in particular, at their surfaces and interfaces. A discussion is first given of their direct manifestations : Pb center at the Si-SiO2 interface, dangling bond in a-Si, vacancies and semiconductor surfaces. It is then demonstrated that the same dangling bond states can be used as a powerful tool to correlate the physical properties in cases where they do not play an apparently direct role : pinning of impurity levels, heterojunctions, Schottky barriers and their formation at low temperature.

Résumé
On montre que les liaisons pendantes peuvent être utilisées pour fournir une description unifiée des propriétés physiques des semiconducteurs tétraédriques dans une grande variété de situations, en particulier à leurs surfaces et interfaces. Une présentation est d'abord donnée de leurs manifestations directes : centre Pb à l'interface Si-SiO2, liaison pendante dans le silicium amorphe, lacunes et surfaces des semiconducteurs. On démontre ensuite que les mêmes états de liaisons pendantes peuvent être utilisés comme un outil puissant pour corréler les propriétés physiques dans des cas où ils ne semblent pas pouvoir jouer de rôle direct: blocage des niveaux d'impuretés, hétérojonctions, barrières Schottky et leur formation à basse température.

PACS
7320H - Surface impurity and defect levels: energy levels of adsorbed species.
7155 - Impurity and defect levels.

Key words
amorphous semiconductors -- defect electron energy states -- elemental semiconductors -- impurity electron states -- interface electron states -- semiconductor insulator boundaries -- silicon -- silicon compounds -- surface electron states -- vacancies crystal -- impurity level pinning -- dangling bonds -- surfaces -- interfaces -- physical properties -- tetrahedral semiconductors -- P sub b center -- a Si -- vacancies -- heterojunctions -- Schottky barriers -- SiSiO sub 2 interface -- amorphous Si