第七章_金属和半导体的接触.pptVIP

第 七 章 ;§7.1 金属-半导体接触及其能带图;二、金属和半导体的功函数Wm 、Ws;2、半导体的功函数Ws;① N型半导体：;;三、金属与半导体的接触及接触电势差;金属半导体接触前后能带图的变化：;在接触开始时，金属和半导体的间距大于原子的 间距，在两类材料的表面形成电势差Vms。;现在考虑忽略间隙中的电势差时的极限情形:;在势垒区，空间电荷主要由电离施主形成，电子浓度比体内小得多，是一个高阻区域，称为阻挡层。界面处的势垒通常称为肖特基势垒。;2. 反阻挡层接触;金属与P型半导体接触时，若WmWs，即金属的费米能级比半导体的费米能级高，半导体的多子空穴流向金属，使得金属表面带正电，半导体表面带负电，半导体表面能带向下弯曲，形成空穴的表面势垒。;金属和p型半导体WmWs 空穴阻挡层;金属－p型半导体接触的反阻挡层;3、金属－半导体接触的阻挡层;表面态就是局域在表面附近的新电子态。它的存 在导致表面能级的产生。 表面能级：与表面态相应的能级称为表面能级。;实验表明，金半接触时的势垒高度受金属功函数 的影响很小。这是由于半导体表面存在表面态造 成的。;① 电子刚好填满EFS0 以下的所有表面态时，则 表面呈电中性,表面态局域电子的特性。 当EFS0 以下的表面态空着时，即没有被电子占据 时，表面呈正电，为施主型； ② EFS0上面表面态被电子占据时，半导体表面为 负电，是受主型。;设一个n型半导体的表面存在表面态。半导体的费米能级EF 高于表面能级Efs，如果Efs以上存在受主表面态，则会导致如下效应：（接触前后）;不存在表面态时，Ws=χ+En，存在表面态时，功函数要有相应的改变，加上qVD=EF0-EFs0的效应。;2、金属与半导体接触后;（2）表面态密度较大，表面、体内电子均转移;金属的功函数决定接触类型及势垒高度 ;§7.2 金-半接触整流理论;①加上正向电压 (金属一边为正)时：;进一步增加正向电压：;②加上反向电压（金属一边为负）时：;2、整流理论－定量V-I特性的表达式;(2)简化模型：势垒高度qVD》k0T时，势垒区内 的载流子浓度～0 耗尽区;扩散方向与漂移方向相反;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：;求通过势垒的电流密度为漂移电流和 扩散电流之和：;J; 电流密度变化的讨论：;7.2.2 热电子发射理论;1、热电子发射理论的适用范围;3、势垒区的伏安特性;规定电流的正方向是从金属到半导体;能够运动到Ｍ-Ｓ界面的电子数为：;② Jm→s时（反向电流）;Φns是金属一边的电子势垒;④ 讨论：;扩散理论热;§7.3 少数载流子的注入和欧姆接触;首先决定于阻挡层中空穴的浓度，在势垒很高的情况下 ，接触表面的空穴浓度会很高。 其次还要受扩散能力的影响。在加正向电压时，空穴流 向半导体体内，不能立即复合，要在阻挡层形成一定的 积累，然后靠扩散进入半导体体内。;2、欧姆接触;半导体重掺杂导致明显的隧穿电流，而实现 欧姆接触：;1、功函数：功函数的定义是E0与EF能量之差， 用W表示。即;2、接触电势差：;典型金属半导体接触有两类：一类是整流接触， 形成阻挡层，即肖特基接触；一类是非整流接 触，形成反阻挡层，即欧姆接触。 ;3、金属半导体接触整流特性： ;扩散理论、热电子发射理论计算肖特基接触的 电流-电压特性，前者适用于势垒区宽度比电子 的平均自由程大很多的半导体材料（即低迁移 率材料）；后者适用于薄阻挡层，电子的平均 自??程远大于势垒区宽度（高迁移率材料）。;其中：;（2）、热电子发射理论： ;4、镜像力和隧道效应的影响 :;;1、施主浓度ND=1017cm-3的n型Si，室温下功函数是多少？若不考虑表面态的影响，它分别和Al,Au,Mo接触时形成阻挡层还是反阻挡层？Si的电子亲和能取4.05eV.设 WAl=4.18eV, WAu=5.20eV, WMo=4.21eV.;2、电阻率为10Ω·cm的n型Ge和金属接触形成的 肖特基势垒高度为0.3eV,求加上5V反向电压时的 空间电荷层厚度。;对于N型锗，当ρ=10Ωcm时， ;Page 238: 3、4、6、7、8;With no barrier between us, keep contact and exchange our experiences and knowledge!