半导体物理_第七章_金属和半导体的接触讲述.ppt

习题 发射出来的电子能量： E=E0-W=6.7-2.5=4.2 eV （2）波长为185 nm的紫外光光子的能量为 习题 习题 * * 该理论是用于迁移率较小，平均自由程较短的半导体，如氧化亚铜。 7.2.2 热电子发射理论 ——适用于薄阻挡层 ln d ——势垒高度 k0T ——非简并半导体 1.热电子发射理论的适用范围： 2.热电子发射理论的基本思想： 薄阻挡层，势垒高度起主要作用。 能够越过势垒的电子才对电流有贡献 ——计算超越势垒的载流子数目，从而求出电流密度。 3.势垒区的伏安特性 Ge、Si、GaAs有较高的载流子迁移率、较大的平均自由程， 主要是热电子发射。 需修正:①镜像力；②隧道效应 7.3 少数载流子的注入和欧姆接触 E 正向电压使得势垒降低，形成自外向内的空穴流， 它形成的电流与电子电流方向一致。 在势垒区域，空穴的浓度在表面最大。 7.3.1 少数载流子的注入 在正向电压作用下，金属和n型半导体接触使得半导体中空穴浓度增加的现象称为少子的注入。 实质上是半导体价带顶部附近的电子流向金属，填充金属中EF以下的空能级，而在价带顶附近产生空穴。 加正向电压时，少数载流子电流与总电流值比称为少数 载流子的注入比，用 表示。对n型阻挡层而言： 1、什么是欧姆接触？ 7.3.2 欧姆接触 欧姆接触应满足以下三点： 1、伏安特性近似为线性，且是对称的； 2、接触引入的电阻很小（不产生明显的附加阻抗）； 3、不会使半导体内部的平衡载流子浓度发生显著改变。 电子通过M-S接触时，能够不受势垒的阻挡，从一种材料输运到另一种材料，即其正反偏置的电流输运特征没有差别。 2、如何实现欧姆接触？ 总结 总结 总结 总结 需修正:①镜像力；②隧道效应 总结 总结 习题 习题 第七章 金属和半导体的接触 本章主要内容 7.1 金属半导体接触及其能级图； 7.2 金属半导体接触整流理论； 7.3 少数载流子的注入和欧姆接触； 金属——半导体接触 由金属和半导体互相接触而形成的结构，简称M-S接触。 ? 典型接触： 1、半导体掺杂浓度低，单向导电性——整流接触 肖特基势垒器件 2、半导体掺杂浓度高，双向导电性——欧姆接触 提供低阻互联 7.1.1 功函数和电子亲和能 理想接触： ——在半导体表面不存在表面态 ——M-S之间没有绝缘层或绝缘层很薄的紧密接触 以金属和n型半导体的接触为例 7.1.2 接触电势差 1、WS Wm 电子系统在热平衡状态时应有统一的费米能级 半导体体内载流子重新分布引 起载流子的积累或耗尽，导致 能带弯曲；但金属体内的载流 子和浓度基本没有变化。 空间电荷区 电子从体内到表面，势能增加，表面能带向上弯曲 2、WS Wm 电子系统在热平衡状态时应有统一的费米能级 电子反阻挡层；低阻 ——欧姆接触 考虑价带的电子转移，留下更多的空穴，形成空间电荷区。空穴从体内到表面，势能降低，能带向上弯曲。 7.1.3 表面态对接触势垒的影响 金属和半导体接触前 态密度很大 态密度较大 存在表面态，即使不与金属接触，半导体一侧产生电子势垒 表面能级以下的能级电子已经填满，只能填到表面能级以上的能级，则形成受主态（带负电）。体内电子转移后形成带正电荷的区域。 两者的EF不重合 金属和半导体接触 WS Wm 半导体向金属转移 ①表面态密度很大，以表面电子转移为主 接触前后，半导体一侧的空间电荷不发生变化，表面势不变 ——势垒高度被钉扎。 ②表面态密度较大，表面、体内电子均转移 表面态中的电子和半导体体内的电子都要向金属转移，才能使系统平衡。 金属功函数对势垒有影响，但影响不大——实际情况 1. V=0 7.2 金属半导体接触整流理论 金属接负极，半导体接正极 外加电压增强了内建电场的作用，势垒区电势增强，势垒增高； 金属一侧的势垒高度没有变化； 电流很小，为反向偏置 2. V0 金属接正极，半导体接负极 外加电压削弱了内建电场的作用，势垒降低； 金属一侧的势垒高度没有变化； 电流很大，为正向偏置 3. V0 7.2.1 扩散理论 1.扩散理论的适用范围： 适用于厚阻挡层； 势垒宽度比载流子的平均自由程大得多，即 势垒区是耗尽区； ——半导体是非简并的 2.扩散理论的基本思想 扩散方向与漂移方向相反 无外加电压： 扩散与漂移相互抵消——平衡； 反向电压： 漂移增强——反偏； 正向电压： 扩散增强——正偏 3.势垒宽度与外加电压的关系 势垒的高度和宽度都随外加电压变化： 4.势垒区的伏安特性 根据扩散理论，势垒区的电流是由半导体一侧电子的扩散和漂移运动形成的：