金属半导体接触.ppt

表面受主态密度很高的n型半导体与金属接触能带图(a)接触前E0Wm(EF)mq?ns(EF)sECqVD(省略表面态能级）第23页，共64页，星期日，2025年，2月5日金和半接触时,当半导体的表面态密度很高时?电子从半导体流向金属?这些电子由受主表面态提供?平衡时，费米能级达同一水平Wm(EF)sECqVDWm-Ws(b)紧密接触空间电荷区的正电荷＝表面受主态上的负电荷＋金属表面负电荷第24页，共64页，星期日，2025年，2月5日表面受主态密度很高的n型半导体与金属接触能带图(c)极限情形(EF)sECq?ns第25页，共64页，星期日，2025年，2月5日半导体的势垒高度?半导体内的表面势垒qVD在接触前后不变因表面态密度很高，表面态中跑掉部分电子后，表面能级q?0的位置基本不变第26页，共64页，星期日，2025年，2月5日势垒高度金属和p型半导体接触时情形类似?金－半接触的的势垒高度与金属的功函数无关?只取决于表面能级的位置当表面态起主要作用时表面态密度不同，紧密接触时，接触电势差有一部分要降落在半导体表面以内，金属功函数对表面势垒将产生不同程度的影响，但影响不大。但是第27页，共64页，星期日，2025年，2月5日§８.2金属半导体接触（阻挡层）整流理论金－n型半接触，WmWs时，在半导体表面形成一个高阻区域，叫阻挡层有外加V时，表面势为(Vs)0＋V无外加V时，表面势为(Vs)0电子势垒高度为V与(Vs)0同符号时，阻挡层势垒提高V与(Vs)0反符号时，阻挡层势垒下降第28页，共64页，星期日，2025年，2月5日外加电压对n型阻挡层的影响(a)V=0q?nsqVD=－q(Vs)0第29页，共64页，星期日，2025年，2月5日外加电压对n型阻挡层的影响(b)V0q?nsqV－q[(Vs)0+V]金属正，半导体负从半到金的电子数目增加，形成从金到半的正向电流，此电流由多子构成V?,势垒下降越多，正向电流越大因Vs0第30页，共64页，星期日，2025年，2月5日(c)V0金属负，半导体正-qVq?ns－q[(Vs)0+V]从半到金的电子数目减少，金到半的电子流占优势形成从半到金的反向电流金属中的电子要越过很高的势垒q?ns，所以反向电流很小q?ns不随V变，所以从金到半的电子流恒定。V?,反向电流饱和第31页，共64页，星期日，2025年，2月5日阻挡层具有整流作用对p型阻挡层V0,金属负偏，形成从半向金的正向电流V0,金属正偏，形成反向电流第32页，共64页，星期日，2025年，2月5日1.厚阻挡层的扩散理论对n型阻挡层，当势垒的宽度比电子的平均自由程大得多时，电子通过势垒区要发生多次碰撞。当势垒高度远大于kT时，势垒区可近似为一个耗尽层。厚阻挡层须同时考虑漂移和扩散0xdxq?nsEF00VEn=q?n第33页，共64页，星期日，2025年，2月5日耗尽层中，载流子极少，杂质全电离，空间电荷完全由电离杂质的电荷形成。这时的泊松方程是若半导体是均匀掺杂的，那么耗尽层中的电荷密度也是均匀的，等于qND。第34页，共64页，星期日，2025年，2月5日{0–第35页，共64页，星期日，2025年，2月5日势垒宽度V与(Vs)0同号时，势垒高度提高，势垒宽度增大厚度依赖于外加电压的势垒，叫肖特基势垒。第36页，共64页，星期日，2025年，2月5日考虑漂移和扩散，流过势垒的电流密度第37页，共64页，星期日，2025年，2月5日V0时，若qVkT,则V0时，若?qV?kT,则JsD随电压变化，不饱和金属半导体接触伏安特性VI扩散理论适用于迁移率小的半导体第38页，共64页，星期日，2025年，2月5日计算超越势垒的载流子数目（电流）就是热电子发射理论。2.热电子发射理论N型阻挡层很薄时:?电子的平均自由程远大于势垒宽度，扩散理论不再适用.?电子在势垒区的碰撞可忽略，势垒高度起作用以n型阻挡层为例，且假定势垒高度第39页，共64页，星期日，2025年，2月5日电子从金属到半导体所面临的势垒高度不随外加电压变化。从金属到半导体的电子流所形成的电流密度Jm?s是个常量，它应与热平衡条件下，即V=0时的Js?m大小相等，方