第3章 金属半导体与异质结

1、第三章第三章 金属半导体与半导体异质结金属半导体与半导体异质结3.1 肖特基势垒二极管 1. 性质上的特征金属元素的功函数和半导体的亲和能元素功函数，Ag, 银4.26Al，铝4.28Au，金5.1Cr，铬4.5Mo，钼4.6Ni，镍5.15Pd，钯5.12Pt，铂5.65Ti，钛4.33W，钨4.55半导体亲和能Ge4.13Si4.01GaAs4.07AlAs3.5GaN4.2ZnO4.353C-SiC3.926H-SiC4.074H-SiC4.05C4.02.理想结的特性nBbimBV00)(肖特基势垒内建电势差dxRbidRbisnNeVVCeNVVxW)(2)1()(222/1Figu

2、re 9.2反偏与正偏电压下的肖特基势垒的能带图3. 影响肖特基势雷高度的非理想因素(1) 肖特基效应 势垒的镜像力降低效应势垒的镜像力导致肖特基势垒的降低ssmeEEex416(2)其他相关因素的影响：表面态的影响其他相关因素的影响：表面态的影响4. 电流电流-电压关系电压关系32*2*2*32/3*4)exp( 1)exp( 1)exp(exp()(exp)2(4hkemAkTeTAJkTeVJkTeVkTeTAJJJdEkTEEEEhmdndnveJnnsTasTansmmsFcnExmsc正偏电流与电压的关系正偏电流与电压的关系5. 肖特基二极管与肖特基二极管与pn结二极管的比较结二极

3、管的比较pn结的反偏电流密度10-7A/cm2, 较肖特基势垒二极管的反向饱和漏电流小2-3个数量级。并具有较大的开启电压3.2 金属半导体的欧姆接触金属半导体的欧姆接触1. 理想的非整流接触势垒理想的非整流接触势垒偏压下的欧姆接触金属与金属与p-半导体的欧姆接触半导体的欧姆接触2. 隧道效应隧道效应2exp)exp()( 1)exp(exp(*2*2*dBnnscBncanNmRTAkTeekTRkTeVkTeTAJ低掺杂浓度的半导体依赖于势垒高度，热发射为主高掺杂浓度的半导体依赖于掺杂浓度，隧穿为主宽带隙半导体的欧姆接触实现的困难3.3 半导体异质结半导体异质结1. 不同的半导体材料组成的

4、结不同的半导体材料组成的结（1）具有不同的禁带宽度，结能带不连续）具有不同的禁带宽度，结能带不连续（2）两种材料的晶格常数匹配或接近）两种材料的晶格常数匹配或接近nP结接触前的能带图2. 能带图nP结热平衡下的能带图nN结热平衡下的能带图3. 异质结二维电子气异质结二维电子气的三角形势阱4. 异质结的静电平衡态内建电势差：真空能级两端的电势差，代表所有空间电荷区电势差的总和。2/12/12220000)(2)()(222)ln()ln(RbiappdnnapdnpnjappdnnapdnbiapdnpnpnppapnndnbipbinbicncppncbivpvnnpvbiVVNNNNCNNNeNVNNxxWxeNxeNVVVNNnnkTEeVNNppkTEeV价带形式导带形式5. 异质结的I-V特性)exp(2*kTETAJw热电子发射模型：（1）同质结中电子势垒与空穴势垒相同，电子电流与空穴电流的相对数量级由相对杂质能级决定。（2）异质结中电子势垒与