金属半导体和半导体异质结PPT课件

.第1、9章金属半导体与半导体异质结，第2、9章金属半导体与半导体的异质结，第9.1肖特基势垒二极管第9.2金属半导体的欧姆接触第9.3异质结，第3、9.1肖特基势垒二极管，肖特基势垒二极管的示意图，第4、9.1.1性质上的特征，金属，n型半导体， 金属与n型半导体接触前的平衡状态带图，5基本概念，真空能级E0:电子完全脱离材料自身的束缚所需的最小能量功函数：从费米能级到真空能级的能量差电子亲和力：从真空能级到价格带底的能量差、金属的功函数、半导体的亲和性， 半导体功函数、6、描绘带图的工序：1.描绘包含表面的各部分的带图的2 .在垂直方向上使图与共同的E0基准线对准，并且在共同的界面连接图的3 .不改变半导体界面的能带的位置，直到EF在各处的值相等为止， 上下移动半导体体内部的能带4 .将界面的Ec、Ei、Ev与体内Ec、Ev、Ei恰当地连接起来5 .除了不重要之外，7、Figure9.1、ms都存在电子向两个方向流动的势垒，如果施加8、b0=m-、9的电压，金属和半导体的费米金属侧的势垒不随施加电压而变化，即b0不变化。 半导体侧、正偏压和阻挡降低到Vbi-Va的反向偏压势垒包括： VBI-VR、10、正偏压、反向偏压、11、肖特基二极管：正偏压金属的电位比半导体高、12、ms、整流接触正偏压、半导体阻挡的高度变低，电子被放电反偏压：势垒变高，阻止电子从s流向金属，金属中的电子的一部分可以越过势垒移动到半导体中，但是这个反电流小。 结论MS的理想MS接触类似于pn结二极管，具有整流特性，13、整流接触、欧姆接触、金属与p型半导体接触的平衡带图、7.1金属与半导体接触及其带图、14、7.1金属与半导体接触及其带图、金属侧的阻挡高度：、15、 7.1金属与半导体接触及其能带图，结论，16，例2 :受主浓度为NA=1017cm-3的p型Ge，室温下功函数为多少？ 如果不考虑界面状态的影响，则在与Al接触时是整流接触，还是欧姆接触，如果是整流接触，则求出肖特基势垒的高度，假设半导体中的空间电荷区域的电荷、电场、电位的分布是半导体均匀地掺杂Nd .将金属的电位作为0电位点，求出19、结电容： 因此，如果曲线的截距是Vbi并且根据该斜率得到的Nd，那么在影响第n页和第Bo235页的例子2，20，9.1.3肖特基势垒的高度的非理想元件中，镜像力影响势垒的高度的金属真空系统中，金属之外的电子将在金属表面上感应到正电荷的同时， 电子被吸引到正电荷，如果电子距金属表面的距离为x，则感应电子和正电荷的吸引力相当于位于(-x )时等量的正电荷的吸引力。 正电荷称为镜像电荷，该吸引力称为镜像吸引力，电子、镜像电荷、21、22、Figure9.4、23、镜像力的电势重叠在理想肖特基势垒上，电势以x=xm表示最大值，镜像力使肖特基势垒向内侧移动，电势势垒的高度.24、2、界面能级对势垒高度的影响，认为之前讨论的理想的MS接触只由接触势垒或金属的功函数决定，实际上，半导体表面存在的表面能级对接触势垒有很大的影响。 表面状态处于禁带，对应的能级称为表面能级。 表面状态分为供体型和受体型。 能级被电子占有时电中性，发射电子时为正，称为施主型表面状态。 能级空时电中性，接收电子后负时，称为受体型表面状态。. 25、表面状态从价格带的顶部起存在0的中等程度的性能级别：当电子满足正好0以下的所有表面状态时，表面变为电中性，0以下的表面状态为空的情况下，表面带正电，呈施主型的0以上的表面状态被电子填充的情况下，表面带负电，呈受主型在大多数半导体中，0约为禁带宽度的三分之一。 假设n型半导体表面存在表面状态，当EF低于0时，存在一些空闲的状态，其中0的下部表面露出正电荷，由这些正电荷和金属表面的负电荷形成的电场在金属和半导体之间产生微小的间隙，这导致在半导体的耗尽层中存在较小的电势差结果，自建势头显着下降，金属侧壁也下降。 另外，28、半导体费米能级EF高于0时，0和EF之间的能级几乎充满电子，表面带负电。 如此，在半导体表面附近必定出现正电荷，成为正空间电荷区域，结果形成电子势垒，b0增加。29、30、9.1.4电流-电压关系，金属半导体结中的电流传输机制与pn结中的少数载波确定电流的情况不同，主要取决于多数载波。 肖特基二极管的基本过程是电子运动通过屏障。 这种现象可以通过热电子发射理论来解释。 热电子发射现象基于势垒高度远高于kT的假设。 31、Jsm是电子从半导体向金属扩散电流密度，Jms是电子从金属向半导体扩散的电流密度。32、33、34、35随着电场强度和反向偏置电压的增加而增加，反向偏置电流随着反向偏置电压的增加而增加。36、37、Figure9.9、38、9.1.5肖特基势垒二极管与pn结二极管的比较、pn结二极管、肖特基、J-V特性的形式非常类似，但是反饱和电流密度的形式大不相同，两个装置的电流输送机制不同。 Pn结的电流由少数载流子的扩散运动决定，肖特基势垒二极管的电流通过多数载流子因热电子发射而跳过内置电位差来形成。 JsTJS、39、Figure9.10、40、41、2.2种二极管的正向偏置时的特性也不同，肖特基二极管的导通电压比pn结二极管的有效导通有效导通电压低。 3 .两者的频率响应特性，即，开关特性不同。 由于当pn结从正偏压转为反偏压时，在正偏压时累积的少数载波不能立即消除，因此开关速度受电荷累积效应限制的肖特基势垒二极管能够用于高速开关设备，因为没有少数载波的累积虽然工作频率将达到100GHz，但可以使用pn结的开关时间纳秒数量级来加速42，MS或BJT的瞬时截止过程。 称为肖特基二极管的钳子。 当BJT处于导通状态时，在MS二极管被接通的同时将CB结钳制在相对低的正偏置电压下的方法利用了MS低于pn结的导通电压的特征。 这样，CB结能够维持在比较低的电压，在BJT中能够进行最小限度的电荷积蓄。 所以关门的时间显着减少了。 肖特基二极管钳制npnBJT电路图，43，9.2金属半导体欧姆接触，金属与n型半导体接触： ms，电子从s流向m无势垒，相反，有微小势垒。 另外，44、m0是大的正向电流的反向偏置：当电子从金属流向半导体时遇到小的势垒，当反向偏置电压VR超过零点几伏时，势垒为0，在相对小的反向偏置电压下流过大的电流。 同样，假设受主表面状态存在于半导体带隙的上半部分中，因为电流不饱和的结论是： ms，47，所有的受主状态都位于EF之下，并且表面状态以负电荷的方式改变，如图9.11b所示。 以相同的方式，假定施主的表面状态存在于半导体带隙的下半部分中，所有施主状态均位于EF之上，这些表面状态以正电荷改变，如图9.13b中所示。因此，表面状态的作用不能形成良好的欧姆接触，9.2金属半导体的欧姆接触、48、实际的MS接触、欧姆接触的形成、MS接触下的半导体的再掺杂有助于欧姆接触的形成，通过阻挡型接触的发射电流根据掺杂而变化，49、路径效应， 金属半导体接触的空间电荷层宽度与半导体掺杂浓度的平方根成反比，随着掺杂浓度的增加，其后冲击效果增强，向50、9.3异质结， 9.1.1异质结的两个不同的半导体材料接触而形成的结反型异质结：由导电型相反的两个不同的半导体单晶材料形成的异质结，例如p-Ge和n-GaAs为p-nGe-Si，n-pGe-GaAs为同种异质结：由导电型相同的两个半导体材料形成的异质结。 例如，n-nGe-Si、p-pGe-GaAs、p-pSi-GaP一般禁带宽度小或者Np、Np、Nn、pP. 51、 9.2.2带频带带频带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带频带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带带.53、Figure9.18、54、1 .内置电位， 9.3.4静电特性、55、9.3.