Инверсио́нный слой, слой у границы полупроводника, в котором знак носителей заряда противоположен знаку основных носителей заряда в объёме полупроводника. Образуется у свободной поверхности полупроводника или у его контакта с диэлектриком, металлом или другим полупроводником (гетеропереход) вследствие воздействия на поверхность нормального к ней электрического поля, которое, согласно зонной теории, приводит к изгибу энергетических зон вблизи поверхности (эффект поля) и образованию минимума потенциальной энергии (потенциальной ямы). Если, например, в полупроводнике ${p}$–типа искривление зон таково, что уровень Ферми ${E}_{F}$ становится ближе к дну зоны проводимости ${E}_{C}$, чем к потолку валентной зоны ${E}_{V}$, то вблизи поверхности образуется инверсионный слой, в котором концентрация электронов больше концентрации дырок.

Инверсионный слой всегда изолирован от основного объёма полупроводника обеднённым слоем (запирающим слоем). Инверсионный слой аналогичен тонкой полупроводниковой плёнке, в которой знак носителей заряда противоположен знаку носителей заряда в объёме. Типичные толщины инверсионного слоя 4–10 нм, толщины обеднённого слоя 100–1000 нм. Важно, что концентрацией носителей в инверсионном слое можно управлять с помощью внешнего электрического поля. Источники этого поля – заряды, внедрённые в диэлектрический слой, нанесённый на полупроводник (в случае гетероперехода), или заряд так называемого полевого электрода – металлической плёнки, изолированной от полупроводника тонким диэлектрическим слоем [структуры металл – диэлектрик – полупроводник (МДП-структуры). Если концентрация носителей заряда в инверсионном слое не слишком велика (меньше примерно 10¹² см^–2), то они ведут себя как идеальный двумерный электронный газ. Методами полупроводниковой технологии удаётся достичь высокого совершенства кристаллической решётки полупроводника на толщине инверсионного слоя и обеспечить высокую подвижность носителей заряда в нём (гораздо более высокую, чем в объёме полупроводника).

Инверсионный слой – составной элемент полевых МДП-транзисторов, транзисторов с высокой подвижностью носителей заряда для СВЧ-диапазона, МДП-ключей в матрицах управления светодиодными и жидкокристаллическими дисплеями, МДП-конденсаторов, устройств полупроводниковой памяти и других приборов микроэлектроники. Инверсионный слой служит также важным объектом для исследований физических свойств двумерных проводников.