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第8章_1_清华大学半导体物理与器件
金属- 半导体接触
半导体异质结
• 金属-半导体整流接触的I-V特性
• 欧姆接触
• 半导体异质结
1
§8.1 金属-半导体接触
形成:平面(薄膜)型——蒸发、溅射、CVD等;
针尖接触型——例如钨针接触Si片。
类型: 肖特基接触——具有类似pn结的单向电导性;
欧姆接触——线性I- V 特性,很低的电阻。
2
功函数
电子亲和能
真空能级E0 ——真空中静止电子的能量。
金属功函数W : W = E −E
m m 0 Fm
例如W = 4.2∼4.3eV ,W ≈4.8eV。
Al Au
半导体的电子亲和能χ : χ= E −E ,例如χ = 4.05eV
0 C Si
半导体功函数W : W = E −E
S S 0 FS
例如N = 1014cm−3 的n型Si,W = 4.38eV;
D S
N = 1016cm−3 的n型Si,W = 4.26eV等,见表8.1。
D S
3
8.1.1 金属-半导体接触势垒
首先考虑理想情形,即半导体表面不存在表面态。
金属和n型半导体接触,且W W
m s
接触前(分立)的金属和半导体的能带图。
qφ W −χ
m m
金属和半导体相互靠近形成金属-半导体接触。
4
金属和半导体的EF 不相等,电子由半导体流向金属;
Qm0 ,在x=0薄层;Qsc0 ,空间电荷层厚度xD ;
电场指向金属,阻止电子进一步流向金属;
半导体电位相对于金属↑。半导体内部E 、E 连同E 一
C V F
起下降,表面能带弯曲。
最终达到热平衡,统一的EF 。忽略过渡层,接触电位差
V 降在半导体一侧x 内,V 补偿接触前E 与E 之差
ms D ms Fm F
5
结两边的电子要进入到对方,都要面对势垒。(pn结)
半导体中电子面对的势垒q
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