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第七章金属和半导体的接触,林硕E-mail:linshuo_pv,7.1金属半导体接触及其能带图,1,本章内容提要,金半接触及其能级图整流特性少子注入和欧姆接触,2,金属半导体接触,整流接触：微波技术和高速集成电路,欧姆接触：电极制作,成为界面物理重要内容,半导体器件重要部分,能级图,整流特征,欧姆接触,3,7.1金属半导体接触及其能级图,1.金属与半导体的功函数,功函数：金属中的电子从金属中逸出，需由外界供给它足够的能量，这个能量的最低值被称为功函数。,金属功函数Wm=E0-(EF)m,金属中的电子势阱,半导体的功函数和电子亲和能,E0为真空电子能级,半导体功函数Ws=E0-(EF)s,电子亲和能=E0-Ec,Ws=+Ec-(EF)s=+EnEn=Ec-(EF)s,4,2.接触电势差（肖特基模型）,金属和n型半导体接触能带图（WmWs）（a）接触前；（b）间隙很大；（c）紧密接触；（d）忽略间隙,半导体电势提高,金属电势降低,平衡态，费米能级相等,金半间距D远大于原子间距时,D,正负电荷密度增加,D,与原子间距相比,空间电荷区形成（why），表面势，能带弯曲,（理想）,肖特基势垒高度,5,小结：（1）金属与n型半导体接触,WmWs，电子由半导体进入金属，在半导体表面形成电子势垒（阻挡层）WsWm，电子由金属进入半导体，Vs0，能带下降，表面是电子势阱，形成电导层（反阻挡层）,金属和n型半导体接触能带图（WmWs，能带上升，空穴势阱，半导体表面是高电导压，为p型反阻挡层WmWs),(Wm0），电压主要降落在高阻区域阻挡层上。原来半导体表面和内部之间的电势差，即表面势是(Vs0Ln时（2）热电子发射理论xdLn)，电子通过势垒区要发生多次碰撞，这样的阻挡层称为厚阻挡层-适用于扩散理论,Ln:电子的平均自由程Xd:势垒宽度,19,势垒区存在电场，有电势的变化，载流子浓度不均匀。计算通过势垒的电流时，必须同时考虑漂移和扩散运动。一般情况下，势垒高度远大于k0T时，势垒区可近似为一个耗尽层。在耗尽层中，载流子极少，它们对空间电荷的贡献可以忽略；杂质全部电离，空间电荷完全由电离杂质的电荷形成。n型半导体的耗尽层，耗尽层宽度xd表示。考虑半导体是均匀掺杂的，那么耗尽层中的电荷密度是均匀且等于qND,20,势垒高度qVDk0T时，势垒区内的载流子浓度0,21,22,势垒区的电势分布：半导体内电场为零，E(xd)=0；取金属费米能级位置为零电位，则V(0)=ns；则边界条件为：E(xd)=0V(0)=ns；,23,VD,RectificationTheoryofMetal-SemiconductorContact,0,V,24,RectificationTheoryofMetal-SemiconductorContact,25,RectificationTheoryofMetal-SemiconductorContact,26,讨论：,Recti
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