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第六章 固体表面及界面接触现象
表面态学科的发展历史 1932 Tamm 晶格中断引起表面态 能量位于禁带之中 1939 Shockley 指出Tamm表面态是在表面处的非对称中断引起的 表面态可以和体内交换电子和空穴 类受主态:空态时为中性,被一个电子占据时带负电的表面态 类施主态:空态时带正电,被一个电子占据后为中性的表面态 表面态和体内交换电子的效率划分 快态(毫秒级或更短) 慢态(毫秒级以上) 表面态的作用 少数载流子有效的产生和复合中心 对多数载流子起散射作用,会降低表面的迁移率,回影响表面电导。 会产生表面电场效应 §6.2 表面电场效应 §6.3 金属与半导体的接触 1.金属和半导体的功函数 当一个真空二极管的灯丝被电流加热时,热阴极将产生大量的热电子,热电子被高压阳极的吸引便形成电流,如图右图所示,这是热阴极金属产生热电子发射的一个十分典型的例子。实际上,所有的金属在的任何温度下都会有少量的电子逸出金属体外到空间中去,产生所谓热电子发射。而且,金属热电子发射与它从体外获得电子会出现动态平衡。就热电子发射而言,某种金属在单位时间,单位表面积发射的电子数 2.接触电势差和接触势垒 3.金属与半导体接触的整流特性 由金属和半导体接触构成的点接触二极管有整流的功能,这种功能是依靠接触的电导非对称特性而实现的。所谓电导的非对称特性是指在某一方向电压作用下的电导与反方向电压作用下的电导相差悬殊的器件特性,通常器件的电导非对称特性也称为整流特性。金属和半导体接触要具有整流特性,首要的条件是接触必须形成半导体表面的阻挡层,即形成多数载流子的接触势垒。 4.欧姆接触 金属和半导体接触具有整流特性,称之为整流接触。金属和半导体接触还可以形成非整流接触,即所谓欧姆接触。欧姆接触在一半导体的实际应用中同样占有重要的地位,这是因为一般的半导体器件都必须用金属电极输人或输出电流,这就要求在金属和半导体之间形成良好的欧姆接触。所谓良好的欧姆接触,就是接触电阻应该很小,同时还应该具有线性的和对称的电流一电压关系。获得良好的欧姆接触,尤其在超高频和大功率的半导体器件中,同样是设计和制造的关键问题之一。 * * 第六章 固体表面及界面接触现象 图6.1.1 硅表面悬挂键示意图 图6.2.2 外加电场作用于 半导体表面 图6-8金属能带图与功函数 对p型阻挡层的分析说明,注意到接触表面势由金属指向半导体,应该是类同的。此时金属一边接电源负极,而半导体一边接正极,对应为通流的方向,而金属一边接正极半导体一边接负极对应为阻流方向。然而无论是哪种阻挡层,正向电流都是半导体中的多数载流子从半导体流到金属所形成的。 *
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