.,1,第七章金屬和半導體的接觸,林碩E-mail:linshuo_pv,7.1金屬半導體接觸及其能帶圖,.,2,本章內容提要,金半接觸及其能級圖整流特性少子注入和歐姆接觸,.,3,金屬半導體接觸,整流接觸：微波技術和高速集成電路,歐姆接觸：電極制作,成為界面物理重要內容,半導體器件重要部分,能級圖,整流特征,歐姆接觸,.,4,7.1金屬半導體接觸及其能級圖,1.金屬與半導體的功函數,功函數：金屬中的電子從金屬中逸出，需由外界供給它足夠的能量，這個能量的最低值被稱為功函數。,金屬功函數Wm=E0-(EF)m,金屬中的電子勢阱,半導體的功函數和電子親和能,E0為真空電子能級,半導體功函數Ws=E0-(EF)s,電子親和能=E0-Ec,Ws=+Ec-(EF)s=+EnEn=Ec-(EF)s,.,5,2.接觸電勢差（肖特基模型）,金屬和n型半導體接觸能帶圖（WmWs）（a）接觸前；（b）間隙很大；（c）緊密接觸；（d）忽略間隙,半導體電勢提高,金屬電勢降低,平衡態，費米能級相等,金半間距D遠大于原子間距時,D,正負電荷密度增加,D,與原子間距相比,空間電荷區形成（why），表面勢，能帶彎曲,（理想）,肖特基勢壘高度,.,6,小結：（1）金屬與n型半導體接觸,WmWs，電子由半導體進入金屬，在半導體表面形成電子勢壘（阻擋層）WsWm，電子由金屬進入半導體，Vs0，能帶下降，表面是電子勢阱，形成電導層（反阻擋層）,金屬和n型半導體接觸能帶圖（WmWs，能帶上升，空穴勢阱，半導體表面是高電導壓，為p型反阻擋層WmWs),(Wm0），電壓主要降落在高阻區域阻擋層上。原來半導體表面和內部之間的電勢差，即表面勢是(Vs0Ln時（2）熱電子發射理論xdLn)，電子通過勢壘區要發生多次碰撞，這樣的阻擋層稱為厚阻擋層-適用于擴散理論,Ln:電子的平均自由程Xd:勢壘寬度,.,20,勢壘區存在電場，有電勢的變化，載流子濃度不均勻。計算通過勢壘的電流時，必須同時考慮漂移和擴散運動。一般情況下，勢壘高度遠大于k0T時，勢壘區可近似為一個耗盡層。在耗盡層中，載流子極少，它們對空間電荷的貢獻可以忽略；雜質全部電離，空間電荷完全由電離雜質的電荷形成。n型半導體的耗盡層，耗盡層寬度xd表示。考慮半導體是均勻摻雜的，那么耗盡層中的電荷密度是均勻且等于qND,.,21,勢壘高度qVDk0T時，勢壘區內的載流子濃度0,.,22,.,23,勢壘區的電勢分布：半導體內電場為零，E(xd)=0；取金屬費米能級位置為零電位，則V(0)=ns；則邊界條件為：E(xd)=0V(0)=ns；,.,24,VD,RectificationTheoryofMetal-SemiconductorContact,0,V,.,25,RectificationTheoryofMetal-SemiconductorContact,.,26,RectificationTheoryofMetal-SemiconductorContact,.,27,討論：,Rectifi