如何理解界面陷阱电荷呢（interface trapped charge）和费米钉扎效应？

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如何理解界面陷阱电荷呢？（interface trapped charge）
我们在学半导体物理的时候经常对各种界面态和陷阱弄不明白，然而这却是半导体中最为关键的知识点之一。这里主要介绍一下如何比较直观地理解界面陷阱电荷，应该也有叫界面态，快态之类的。
在介绍界面陷阱电荷之前，我们可以回顾一下施主（donor）和受主（acceptor）的概念。在si中如果掺杂了n型杂质P，那么P由于最外层电子有5个，有一个电子比较容易跑走，成为自由移动的导电电子，在能带中可以表现为电子从禁带中的能级跃迁到导带，这种情况我们称P为施主。把空穴类比电子，则p型杂质（比如硼）就是受主。这里我们需要注意的一点是，施主能级其实是被占据的情况下才是显中性，失去电子以后才是显positive的！
界面态有了上面的铺垫就很容易理解了。在界面处的能带禁带中由于界面不连续和各种缺陷等各种原因，引入了很多能级（应该很多情况是近乎连续分布的）这些能级中呢也不是随便分布的。而是从某条能级Ei（这条能级一般在距离价带顶部1/3Eg的位置，不过《semiconductor material and device characterization》那本书里面好像举的例子是在禁带中央能级Ei）往上和往下分别是受主能级和施主能级。这个时候想象一下，如下图（a），如果费米能级Ef在分界线能级Ei的下面（Ef以下的能级全部被电子占据，以上的能级全部没有被电子占据），那么只有在Ef到Ei之间的能级是不显中性的！这些施主能级是要被占据电子才显中性，而现在是不占据电子的状态，所以是显正电性，这种情况应该是不平衡的，所以要想达到如图（a）这种没有使体内耗尽或者积累的平带flatband情况，应该Vg<0才对。

那么现在我们就能解释费米钉扎（pinned）效应了，如果表面态密度很大，就像是一个态密度海洋，很霸道地把费米能级无论如何都会拉到表面态施主和受主能级分界能级（qФ0能级）。这个时候体内到表面的电势差其实已经固定等于Eg-qФ0-（Ec-Ef）。

参考文献：
（1）刘恩科《半导体物理》第七版的190页到191页
（2）《Semiconductor Material and Device Characterization》 by Dieter K. Schroder，P343-344.