《电子器件金半接触》课件.pptVIP

*****************引言电子器件的基石金属半导体接触是构成各种电子器件的基础，如二极管、晶体管等。性能与可靠性的关键金属半导体接触的特性直接影响器件的性能和可靠性。深入研究与探索理解金属半导体接触的微观机理对于优化器件设计至关重要。半导体基础知识复习晶体结构硅晶体具有金刚石结构，具有周期性排列的原子。这种结构使硅具有独特的电学特性，使其适合用作半导体材料。能带结构硅的能带结构由价带、禁带和导带组成。价带和导带之间的能隙决定了硅的导电性质。掺杂通过向硅晶体中添加微量的杂质元素，可以控制硅的导电类型和电阻率，从而形成N型或P型半导体。能带理论与费米能级能带理论描述了固体材料中电子能级的分布。费米能级是金属或半导体材料中电子能级分布的指标，在绝对零度时，费米能级表示最高填充电子能级。半导体材料的导带和价带之间存在能隙，能隙的大小决定了半导体的性质。费米能级的位置决定了半导体材料的类型，n型半导体中费米能级靠近导带，p型半导体中费米能级靠近价带。金属与半导体的接触接触界面金属与半导体接触形成界面，界面性质决定接触特性。能带弯曲两种材料接触，能带发生弯曲，形成能带图，影响载流子流动。接触类型欧姆接触，肖特基接触，根据能带图分类。接触性质接触电阻，势垒高度，决定器件性能。肖特基接触势垒势垒高度肖特基势垒高度是金属与半导体之间形成的势垒，阻止电子从半导体流向金属。影响因素肖特基势垒高度受金属功函数和半导体电子亲和力的影响，以及界面态的存在。重要性肖特基势垒高度决定了肖特基二极管的特性，如正向电流和反向电流。欧姆接触定义欧姆接触是指金属和半导体之间的一种低电阻接触。电子可以自由地在金属和半导体之间流动，没有明显的势垒。特征欧姆接触具有线性电流-电压关系，没有明显的整流效应。在半导体器件中，欧姆接触用于提供电流的进出路径。半导体器件中的接触特性1欧姆接触欧姆接触是理想的金属与半导体之间的连接，具有低电阻和线性电流电压特性。2肖特基接触肖特基接触是一个非线性接触，在金属与半导体之间形成一个势垒，具有整流特性。3接触电阻接触电阻是金属与半导体之间的界面电阻，影响着器件的性能。4接触特性影响接触特性对半导体器件的性能和可靠性有很大影响。肖特基二极管肖特基二极管是一种由金属-半导体接触形成的二极管，具有独特的特性和广泛的应用。与传统的PN结二极管相比，肖特基二极管具有更快的开关速度、更低的正向压降和更高的频率响应。肖特基二极管广泛应用于射频电路、电源管理和高速数据传输等领域。金属-半导体场效应管(MESFET)MESFET是一种利用金属与半导体之间的肖特基接触来控制电流的场效应晶体管。它广泛应用于微波电路、高频放大器和开关等领域。MESFET利用栅极电压控制导电沟道中电子浓度，从而改变电流大小。MESFET具有高频响应、低噪声和低功耗等优点，适合用于高频应用场景。在无线通信、雷达和卫星等领域，MESFET发挥着重要作用。金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET)MOSFET是一种重要的半导体器件，其工作原理是利用金属氧化物半导体结构来控制电流。MOSFET广泛应用于各种电子设备中，例如计算机、手机和传感器。肖特基晶体管肖特基晶体管结构肖特基晶体管是一种新型的三端器件，它利用肖特基势垒的特性，在高频、高速应用中表现出色。电路符号肖特基晶体管通常由一个肖特基二极管和一个场效应管组成，可以实现多种电路功能。肖特基二极管的制造工艺1表面清洁去除半导体表面污染物2金属沉积使用溅射或蒸镀技术沉积金属接触层3接触定义光刻和蚀刻工艺定义金属接触区域4退火改善金属-半导体界面特性肖特基二极管制造工艺涉及多个步骤，从表面清洁和金属沉积开始，接着进行接触定义，最后通过退火工艺优化金属-半导体界面特性，确保二极管具有优良的性能。谐振隧道二极管谐振隧道二极管(RTD)是一种特殊的半导体器件，利用量子力学中的隧道效应，实现负阻特性。RTD结构由两个势垒层和一个量子阱层组成，具有独特的电流-电压特性，在通信、高速电子学和量子计算等领域具有广泛的应用潜力。金属-半导体接触的微观机理费米能级钉扎金属和半导体接触后，费米能级会趋于一致，导致界面处电荷重新分布。界面态的影响界面处存在能级，称为界面态，它们会捕获电子，影响接触特性。化学计量比失衡金属与半导体接触后，界面处可能存在化学计量比失衡，导致界面层形成。界面层的作用界面层会影响接触势垒高度，从而影响接触电阻和电流传输特性。费米能级的钉扎能级排列金属和半导体接触时，费米能级会发