金半接触和半导体异质结.ppt

9.2欧姆接触 金属与p型半导体非整流接触的理想情况 使p型半导体表面更p * 9.2欧姆接触 前述没有考虑界面态的影响．实际由于界面态的影响，很难很好的形成欧姆接触． 上半部为受主态，位于EF下时带负电 （图９.１１b） 下半部为施主态，位于EF上时带正电 （图９.１3b） 因此，实际的欧姆接触采用隧道效应 * 9.2欧姆接触 隧道效应 １００埃左右 隧道电流： 隧道电流随掺杂浓度的增大而指数增大。 * 接触电阻值 整流接触： 欧姆接触(隧道效应)： Rc随Nd呈指数规律变化。 9.2欧姆接触 * 9.3异质结 能带图 异质结的分类： 反型异质结；nP结，Np结， 大写字母表示较宽带隙材料。 同型异质结：nN结，pP结 有用的异质结，两种材料的晶格常数必须匹配。 * 9.3异质结 接触前 接触后， 电子从n—p； 空穴从p—n； N区存在正空间电荷区； P区存在负空间电荷区； 能带发生弯曲； * 接触后 9.3异质结 * 9.3异质结 nN结热平衡时理想能带图（三角势阱） GaAs AlGaAs 二维电子气：电子堆积在异质结表面的势阱中，沿垂直于表面方向的运动变得量子化，即它的能量只能取一系列的分立值；而平行于表面的运动仍是自由的，能量可以是任意值。 * 9.3异质结 三角形势阱 z x y 低掺杂 散射小 * 9.3异质结 IV特性 类似整流接触 Ew为有效势垒高度 * 小结 金半接触——整流接触；势垒高度的计算； 外加电压存在时，肖特基势垒的变化； 肖特基势垒二极管的理想I-V关系； 肖特基二极管与pn结二极管的区别； 电子亲和准则：在一个理想的异质结中，导带处的不连续是由于两种半导体材料电子亲和能的不同引起的。 * END * 金属半导体和半导体异质结 概念：同质结、异质结、金半结、欧姆接触 同质结：同材料PN结 异质结：不同材料PN结 金半结：金属与半导体接触（肖特基势垒二极管） 欧姆接触：没有整流效应的接触 功函数：电子溢出表面吸收的最小能量。 金属的功函数： 半导体的功函数： 电子亲和能 * 9.1肖特基势垒二极管 * 9.1肖特基势垒二极管 肖特基势垒： 内建电势差： * 9.1肖特基势垒二极管 正反偏 突变结近似 * 9.1肖特基势垒二极管 非理想因素 肖特基效应：势垒的镜像力降低 界面态的影响 * 9.1肖特基势垒二极管 非理想因素 肖特基效应：势垒的镜像力降低 * 9.1肖特基势垒二极管 非理想因素 与理想不符 χ=4.07eV χ=4.01eV * 9.1肖特基势垒二极管 非理想因素 界面态的影响 施主型表面态：能级释放电子后显正电性。 受主型表面态：能级接受电子后显负电性。 * 与pn结不同，主要靠多数载流子的运动来决定电流的情况。 热电子发射理论： 势垒高度远大于kT时，电流的计算可以归纳为计算超越势垒的载流子数目。 9.1肖特基势垒二极管 电流电压关系 * 9.1肖特基势垒二极管 电流电压关系 半导体内单位体积中能量在E~E+dE范围内的电子数为： 有效理查德森常数 * 9.1肖特基势垒二极管 电流电压关系 反向电流随反偏电压的增加而增加是由于势垒降低的影响。 * 9.1肖特基势垒二极管 与PN结比较 区别１．反向饱和电流的数量级 肖特基势垒二极管的反向饱和电流密度： 理想pn结二极管的反向饱和电流密度： 1、电流输运机构不同。 2、反向电流输运机构不同密度不同。pn结二极管的反偏电流主要由产生电流支配，~10-7A/cm2，比肖特基二极管小2~3个数量级。 * 9.1肖特基势垒二极管 与PN结比较 0.3V 0.7V * 9.1肖特基势垒二极管 与PN结比较 区别２ 开关特性 pn结二极管靠少子扩散运动形成电流，外加正偏电压时少子首先形成一定的积累，再靠扩散运动形成电流。 肖特基二极管的电流取决于多子通过内建电势的发射电流。外加正偏电压时直接形成漂移电流流走。 * 9.2欧姆接触 欧姆接触是接触电阻很低的结，理想状态下，欧姆接触所形成的电流是电压的线性函数。 两种欧姆接触： 使表面不产生势垒的接触 隧道效应 * 9.2欧姆接触 使表面不产生势垒的接触 使N型半导体表面更N，不上坡，下坡 * 9.2欧姆接触 *