半导体物理学第八章（1）.pdf

第八章 金属半导体接触 金属—半导体接触在技术上获得了一些重要应用。 金属和掺杂浓度较低的半导体所形成的接触和pn 结一样具有单向导电性。但电流通常由多子所荷 载。所以在能由金属—半导体接触代替pn 结制作 器件的地方，由于这种器件消除了过剩少子的存 储，因而在频率特性上优于pn 结。 金属和高掺杂半导体形成的接触通常为低阻非整 流接触。几乎在所有的器件中都利用它来实现欧 姆接触。 肖特基势垒 考虑一种理想情况：在半导体表面不存在表面态。 在这种情况下，界面附近半导体中的能带情况决 定于金属和半导体的功函数，W 和W ，以及半 m s 导体的亲和能χ。 金属的功函数和半导体的亲和能对于一定的材料 来说是确定的。但半导体的功函数随掺杂不同而 变化。 随着原子序数的递增，功函数呈现周期性变化 接触电势差: 由于接触而产生的电势差 ′ Q D W −W s m s V −V D远大于原子间距时 s m εε0 q i V 和V ′ 分别为金属和半导体表面的电势 m s 表面势V ：半导体表面和 s 内部之间的电势差 d D减小，接触电势差部分降落在 D~原子间距时，电子可 空间电荷区，部分降落在金属 自由穿过间隙。 和半导体表面之间。 ′ Q D Q d W −W V V −V + V s + s m s V (W −W ) / q ms s m s s m s εε 2εε q i 0 s 0 为了使问题简化，以后只讨论忽略间隙这种极限情形。 如图8.1(b)所示。考虑金属和n型半导体的接触。设 W W ，孤立的金属和半导体的能带图示于图8.1(a) s m 中。 参考真空能级E ， 由于W W ，界面x=0处E 0 s m c 显然应高于E ，我们用φ 表示两者之差 Fm m φ E (0) −E (8-1-1) m c Fm φ 代表金属中的电子面临的势垒高度。 m 在半导体内部和表面之间所建立起的电势差V 也称