半导体物理学第八章（3）.pdf

§8．5 异质结中的电流 异质结的电流问题比同质结要复杂得多。这 不仅因为在异质结的势垒中通常存在尖峰，而且 因为存在数量较多的界面态。在异质结中可以存 在象同质结中那样的扩散电流，也可以有象肖特 基势垒中的热发射电流，还可以有和界面态相联 系的产生复合电流和隧穿电流。 目前总的说来，对异质结电流的认识仍然比 较少，往往难于对实验得到的伏安特性作出满意 的说明。 但看来并不象同质pn 结和肖特基势垒那样， 对于异质结不存在一种在多数情形下占主导地位 的电流机制。 这一节介绍扩散-发射电流为主的情形，讨论 只限于异质pn 结。 在异质结中，在势垒区，导带或价带可能包含有尖 峰。以图8. 26(a)的异质结为例，在正向偏压下，n 区 导带电子向p 区的运动既包含有扩散，又包含有通过 尖峰的发射。 下面我们来导出包括考虑尖峰发射在内的电 子电流。为了清楚起见，我们把正向偏压下的导 带略加放大，画在图8. 27 中。 为了能在尖峰处产生净发射电流，界面两边必定 存在一定的费米能级差∆EF ，以使由n 区向p 区的 发射超过由p 区向n 区的发射。由外加偏压V引起 的费米能级差eV的其余部分降落在p 区，用以驱 动载流子向p 区扩散(在两极管理论适用的条件下， 可以认为电子费米能级水平通过n 区) 。这两部分 费米能级降落的相对大小显然由电流连续来调节。 先考虑越过尖峰的发射电流。尖峰处由n 区向p 区 发射电流可写作 ( − ) 0 e V V j → ev n exp[− Dn n ] (8-5-1) n p r n kT 式中v 为描述电子发射的等效速度，它具有电子 r 热运动速度的数量级。e(V −V )代表偏压下的尖 Dn n 峰高度。 ( V) e V − j env exp(− D ) (8-2-5) r kT j j 由于在界面处费米能级降落了∆E ， 比 n→p F p →n 降低了exp(−∆E /kT) 因子，因此由p 区向n 区的发 F 射电流可写作 ∆E F 0 e(V −V ) − Dn n kT j p →n evr nn exp[− ]e (8-5-2) kT 解二：求界面处p 型半导体内电子向n型半导体发射 的电流密度：