Интересно отметить общую тенденцию, существовавшую на заре
квантовой механики: делались попытки объяснить любое явление в
переходе с помощью туннелирования. Эти попытки не были всегда
успешными. В 1932 г. представление о квантово-механическом
туннелировании было применено к рассмотрению выпрямления на
контакте металл — полупроводник (например, в случае селена или
закиси меди) . На фиг. 3 показана упрощенная энергетическая диаграмма,
из которой было выведено следующее хорошо известное соотношение
между током и напряжением:
Эта теория была принята в течение ряда лет до тех пор, пока, наконец, не
поняли, что она предсказывает для обычных диодов выпрямление в
неправильном направлении. Еще одним примером неверного
использования теории может служить предложенное в начале 50-х годов
объяснение с помощью туннелирования пробоя при обратном смещении в
переходах, о чем будет упомянуто ниже.
В 1934 г. Зинер предложил идею межзонного туннелирования или
внутренней автоэлектронной эмиссии для объяснения пробоя в
диэлектриках. Он вычислил вероятность перехода из заполненной зоны в
следующую, расположенную выше незаполненную зону под действием
электрического поля, как это изображено на фиг. 4. В сущности, он
показал, что запрещенную зону можно рассматривать как потенциальный
барьер. Это приближение было усовершенствовано Хаустоном в 1940 г.
Зинеровский механизм пробоя диэлектриков, как оказалось в
действительности, не играет существенной роли. Если сильное
электрическое поле приложено к объему кристаллического диэлектрика
или полупроводника, то еще до туннелирования начнутся явления,
обусловленные горячими электронами, такие, как ударная ионизация,
лавинные процессы
х
) и т. п. Поэтому поле никогда не достигнет
критического значения, необходимого для туннелирования. Другими
словами, наблюдение туннельных явлений, которые здесь обсуждаются
(туннельный переход зона- зона), было ограничено, специальными типами
переходов,: узким
р
— «-переходом, узким переходом Шоттки,
переходом металл — изолятор — металл и т. п. В связи с исследованием
этих объектов возникают следующие проблемы:
i 1. Пространственное изменение внешнего поля в направлении,
перпендикулярном поверхности перехода:
F Ф
const.
Граничные условия на внутренних поверхностях: непрерывность я|) и
dty/dx,
дополнительное рассеяние из-за загрязнений или дефектов и т. п.
Экспериментальные затруднения, связанные с технологическими
трудностями при изготовлении переходов.
