viii
Contents
4.2.2 Secondary Electron Cutoff Spectroscopy (UPS, XPS,
AES …) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.3 Utilizing Contact Potential Difference Measurement . . . . . . . . . . . . . . 88
4.3.1 Kelvin Probe Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.3.2 Diode Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4.4 Other Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.4.1 Photoemission of Adsorbed Xenon (PAX) . . . . . . . . . . . . . . . . 93
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
5 Modification of Band Alignment via Work Function Control . . . . . . . . 97
5.1 Ideal Band Alignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
5.2 Modification of Band Alignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
6 Advanced Models for Practical Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
6.1 S Parameter: Indicator of Nonideality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
6.2 Origin of Nonideality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
6.2.1 Metal-Induced Gap States (MIGS) Model . . . . . . . . . . . . . . . . 117
6.2.2 Disorder-Induced Gap States (DIGS) Model . . . . . . . . . . . . . . 118
6.2.3 Interface-Induced Gap States (IFIGS) Model . . . . . . . . . . . . . . 118
6.3 Charge Neutrality Level (CNL) and S Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
6.4 Modification of S Parameter by Inserting Insulator . . . . . . . . . . . . . . . 123
6.5 Generalized CNL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
7 Utilization of Interface Potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
7.1 Control of Interface-Terminating Species . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
7.2 Insertion of a 1-ML-Thick Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Correction to: Work Function and Band Alignment of Electrode
Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C1
Contents
4.2.2 Secondary Electron Cutoff Spectroscopy (UPS, XPS,
AES …) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.3 Utilizing Contact Potential Difference Measurement . . . . . . . . . . . . . . 88
4.3.1 Kelvin Probe Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.3.2 Diode Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4.4 Other Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.4.1 Photoemission of Adsorbed Xenon (PAX) . . . . . . . . . . . . . . . . 93
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
5 Modification of Band Alignment via Work Function Control . . . . . . . . 97
5.1 Ideal Band Alignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
5.2 Modification of Band Alignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
6 Advanced Models for Practical Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
6.1 S Parameter: Indicator of Nonideality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
6.2 Origin of Nonideality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
6.2.1 Metal-Induced Gap States (MIGS) Model . . . . . . . . . . . . . . . . 117
6.2.2 Disorder-Induced Gap States (DIGS) Model . . . . . . . . . . . . . . 118
6.2.3 Interface-Induced Gap States (IFIGS) Model . . . . . . . . . . . . . . 118
6.3 Charge Neutrality Level (CNL) and S Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
6.4 Modification of S Parameter by Inserting Insulator . . . . . . . . . . . . . . . 123
6.5 Generalized CNL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
7 Utilization of Interface Potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
7.1 Control of Interface-Terminating Species . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
7.2 Insertion of a 1-ML-Thick Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Correction to: Work Function and Band Alignment of Electrode
Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C1