半导体物理2010(第七章).pptVIP

加正电压时，势垒两边界处的电子浓度将保持平衡值，而空穴先在阻挡层内界形成积累，然后再依靠扩散运动继续进入半导体内部。 7.3 少数载流子的注入和欧姆接触7.3.1 少数载流子的注入 7.3 少数载流子的注入和欧姆接触7.3.1 少数载流子的注入 综上，在金属和n型半导体的整流接触上加正向电压时，就有空穴从金属流向半导体，这种现象称为少数载流子的注入。 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γ表示。对n型阻挡层而言 7.3 少数载流子的注入和欧姆接触7.3.2 欧姆接触 欧姆接触 金属与半导体形成的非整流接触，这种接触不产生明显的附加阻抗，而且不会使半导体内部的平衡载流子浓度发生显著的变化。 实现 反阻挡层没有整流作用，但由于常见半导体材料一般都有很高的表面态密度，因此很难用选择金属材料的办法来获得欧姆接触。 重掺杂的半导体与金属接触时，则势垒宽度变得很薄，电子通过隧道效应贯穿势垒产生大隧道电流，甚至超过热电子发射电流而成为电流的主要成分，即可形成接近理想的欧姆接触。 常常是在n型或p型半导体上制作一层重掺杂区域后再与金属接触，形成金属-n n或金属-p p型结构。 7.3 少数载流子的注入和欧姆接触7.3.2 欧姆接触 + + 接触电阻：零偏压下的微分电阻 把导带底Ec选作电势能的零点，可得 电子势垒 令y=d0-x，则 7.3 少数载流子的注入和欧姆接触7.3.2 欧姆接触 根据量子力学中的结论，x=d0处导带底电子通过隧道效应贯穿势垒的隧道概率为 有外加电压时，势垒宽度为d，表面势为[(Vs)0+V]，则隧道概率 7.3 少数载流子的注入和欧姆接触7.3.2 欧姆接触 隧道电流与隧道概率成正比 进而可得到 7.3 少数载流子的注入和欧姆接触7.3.2 欧姆接触 一、金属-半导体接触形成的四种接触类型（4个方面、能带图）； 二、金属-半导体的整流接触的理论分析；两种电流-电压方程；肖特基二极管与pn结二极管的差异； 三、少数载流子注入和欧姆接触的概念； 本章主要内容回顾： * * 第7章 金属和半导体的接触 7.1 金属半导体接触及其能级图7.1.1 金属和半导体的功函数 金属功函数 金属功函数随原子序数的递增呈现周期性变化，功函数的大小显示出金属中电子离开金属表面成为自由电子的难以程度，功函数大的金属稳定性也较强。 半导体功函数 电子亲和能 故 其中 7.1 金属半导体接触及其能级图7.1.1 金属和半导体的功函数 7.1 金属半导体接触及其能级图7.1.2 接触电势差 金属与n型半导体接触为例（WmWs） 接触前 7.1 金属半导体接触及其能级图7.1.2 接触电势差 金属和半导体间距离D远大于原子间距，电势差主要落在界面间隙中。 Vms是由于接触而产生的电 势差，称为接触电势差。 ++++++ - - - - - =WM-WS 半导体表面出现空间电荷区 7.1 金属半导体接触及其能级图7.1.2 接触电势差 随着D的减小，电势差同时落在两界面间及半导体表面的空间电荷区内。 VS是半导体表面与内部之间存在的电势差，即为表面势。 半导体表面出现空间电荷区 电场 7.1 金属半导体接触及其能级图7.1.2 接触电势差 若D小到可以与原子间距相比较，电势差全部落在半导体表面的空间电荷区内。 电场 =-qVS VS0 金属和n型半导体接触（WmWs——n型阻挡层） 7.1 金属半导体接触及其能级图7.1.2 接触电势差 E ①空间电荷区 ②电场及表面势 ③能带情况 ④接触类型 电场 VS0 7.1 金属半导体接触及其能级图7.1.2 接触电势差 金属和n型半导体接触（WmWs——n型反阻挡层） 电场 VS0 7.1 金属半导体接触及其能级图7.1.2 接触电势差 金属和p型半导体接触（WsWm——p型阻挡层） 电场 VS0 7.1 金属半导体接触及其能级图7.1.2 接触电势差 金属和p型半导体接触（WmWs——p型反阻挡层） 电场 VS0 7.1 金属半导体接触及其能级图7.1.3表面态对接触电势的影响 从前面的推导可以看出，金属一侧的势垒高度 应当随不同金属而变化 实验表明：不同金属的功函数虽然相差很大，但与半导体接触时形成的势垒高度却相差很小。 原因：半导体表面存在表面态。 表面态分为施主型和受主型。表面能级在半导体表面禁带中呈现一定分布，表面处存在一个靠近价带顶的EFS0能级。电子正好填满EFS0以下所有的表面态时，表面呈电中性