半导体物理学第八章

1、半导体中电子状态半导体中的杂质和缺陷能级半导体中的载流子的统计分布半导体的导电性非平衡载流子pn结金属与半导体的接触半导体表面和MIS结构半导体异质结构、半导体物理学、 第8章半导体表面和MIS结构8.1表面状态8.2表面电场效应8.3MIS结构的电容一电压特性8.4硅一氧化硅系的性质8.5表面电导和迁移率8.6表面电场对pn结特性的影响，MIS结构、MIS结构，理想的是金属和半导体的功函数差为零的绝缘层内没有电荷， 绝缘层完全在导电性绝缘体和半导体界面上存在界面状态的能带图，带图-1，无偏压时的MOS结构中由功函数差引起的表面带的弯曲，偏压时的MOS结构的表面带的弯曲过渡区域：平带？ 在偏压

2、、平坦波段、表面空间电荷层和空间电荷区域：的半导体中，呈现非电中性(出现静电荷)的区域表面空间电荷区域：被表面状态表面原子吸附或薄层复盖，以屏蔽由于外部影响引起的电场； 在特征：表面的空间电荷区域中存在电场，带弯曲。 表面电位vs-半导体表面相对于体内电位值，定性图像：在半导体表面之外有电场I (或者写为Vg，朝向半导体表面，栅极电压为正)，半导体i 0 (VS 0) i 0 (VS 0 (VS 0 )， 关于表面空间电荷区域的一般讨论：泊松方程式(空间电荷区域的电位满足的方程式)，若求解方程式，则表面空间电荷层的基本参数：表面电场强度Es(Vs )表面空间电荷面密度Qsc(Vs )的每单位面

3、积的半导体空间电荷层电容Csc(Vs ) 可以应用C-V特性研究表面空间电荷层我们直接讨论各种典型情况下的空间电荷区域，当半定量或定性的结果：施加电场I变化(施加电压变化)时，表面电位VS (表面空间电荷层)变化，表面空间电荷面密度QSC和空间电荷层电容(单位面积) 讨论CSC根据表面电位VS变化，MIS电容： p型半导体绝缘层电容C0和半导体空间电荷区域电容Cs为高频的情况下，逆型层的电子浓度变化随着频率变化，空间电荷层变化、MIS电容、电容的定义：MIS电容、实验结果，图8-6、理想MOS结构， 金属氧化物(SiO2)-半导体(Si) (MOS )结构是主流半导体器件CMOS的重要组成部分

4、，典型的结构是Al/SiO2/p-Si，其基本带结构参数如下图所示。MOS场效应晶体管、MOS场效应晶体管利用半导体表面的场效应来控制输出电流，不需要向输入端子供给电流。 以p型硅晶片为基板，在表面制作两个n型区域，引出源极(s )和漏极(d )，复盖SiO2，在漏极间绝缘层上制作金属铝，引出栅极(g )。 金属-氧化物-半导体场效应晶体管，电路符号，g，d，s，23，MOS晶体管的基本结构和工作原理，图2.8 MOS晶体管的物理结构和电路符号，欧姆接触，25，工作原理：巴在它们之间流动的电流是二极管的反向泄漏电流。 在栅电极下形成导电沟道。 源、漏和衬底接地后，栅极被施加足够高的正电压，从静

5、电的观点出发，该正栅极电压拒绝栅极下的p型衬底中的可动空穴电荷，吸引电子。 电子集中在表面一定的浓度时，栅极下的p型层成为n型层，即反型。 n反型层与源、漏两端的n型扩散层连通，形成以电子为载流子的导电沟道。 26、在沟道区域产生强表面反转型的最小栅极电压，称为阈值电压VT。 经常使用离子注入技术来改变沟道区的掺杂浓度，改变阈值电压。 如果改变阈值电压VT、27和阈值电压，向NMOS晶体管注入p型杂质，则阈值电压增加。 相反，注入n型杂质会降低阈值电压。 如果注入量足够大，则可以将元件沟道区域的反型设为n型。在这种情况下，如果不向栅极施加负电压，则无法减少沟道中的电子浓度，或者消除沟道，从而关闭元件。 在这种情况下，阈值电压为负电压，这称为夹断电压。 28、根据阈值电压，经常将MOS器件分为增强型和耗尽型。 在n沟道MOS装置中，将阈值电压VT0的装置称为增强型装置，将阈值电压VT0的装置称为耗尽型装置。 CMOS电路都采用了增强的NMOS和PMOS。29、图、(a) VgsVT、Vds=0V、(b) VgsVT、VdsVT、VdsVgs-VT，沟道不延伸到漏极，成为夹断状态，夹断部的电压降保持在VdsVgs-VT中。3个区域、2维电子气目前，2维电子气主要通过以下3种方式实现，1、MOSFET 2、