第7章金屬和半導體的接觸7.1金屬半導體接觸及其能級圖7.2金屬半導體接觸整流理論7.3少數載流子的注入和歐姆接觸7.1金屬半導體接觸及其能級圖1一、功函數和電子親合能真空能級E0：真空中靜止電子的能量電子親和能χ：真空能級與導帶底之差（導帶底電子逸出體外的最小能量）半導體中的功函數和電子親和能金屬中的功函數功函數：真空能級與費米能級之差1、標志電子在材料中束縛的強弱2、金屬功函數隨原子序數周期變化；銫：1.93eV,鉑：5.36eV3、半導體功函數與雜質濃度有關二、接觸電勢差整流歐姆歐姆整流

阻擋層：高阻，整流反阻擋層：低阻，歐姆7.1金屬半導體接觸及其能級圖2金屬和n型半導體接觸能帶圖表面勢：半導體表面和體內的電勢差接觸電勢差（Wm>Ws）三、表面態對接觸勢壘的影響7.1金屬半導體接觸及其能級圖3肖特基勢1、勢壘高度與金屬功函數基本無關——半導體表面態密度高，屏蔽金屬接觸的影響，使勢壘高度基本只由半導體表面決定2、即使Wm<Ws，阻擋層依然存在表面態對接觸勢壘的影響表面態能級

電子填充水平=Eg/3中性電子填充水平<Eg/3正電施主型電子填充水平>Eg/3負電受主型表面態密度大—“能態海洋”中性態EF釘扎EF釘扎效應En能態海洋四、勢壘區的電場、電勢分布與勢壘寬度（厚度）金屬—n型半導體

泊松方程

7.1金屬半導體接觸及其能級圖4空間電荷區類似p+n結五、肖特基接觸的勢壘電容7.1金屬半導體接觸及其能級圖5勢壘厚度依賴于外加電壓的勢壘稱為肖特基勢壘練習-課后習題3第七章金屬和半導體的接觸

施主濃度ND=1017cm-3的n型硅，室溫下功函數是多少？若不考慮表面態的影響，它分別同Al、Au、Mo接觸時，是形成阻擋層還是反阻擋層？硅的電子親和能取4.05eV。設WAl=4.18eV,WAu=5.20eV,WMo=4.21eV,室溫下硅的NC=2.8×1019cm-3。解：設室溫下雜質全部電離，則故即故n-Si的功函數為因WAl=4.18eV<Ws，故二者接觸形成反阻擋層又WAu=5.20eV,WMo=4.21eV，顯然WAu>WMo>Ws故Au、Mo與n-Si接觸均形成阻擋層作業-課后習題4第七章金屬和半導體的接觸

受主濃度NA=1017cm-3的p型鍺，室溫下功函數是多少？若不考慮表面態的影響，它分別同Al、Au、Pt接觸時，是形成阻擋層還是反阻擋層？硅的電子親和能取4.13eV。設WAl=4.18eV,WAu=5.20eV,WPt=5.43eV,室溫下鍺的Eg=0.67eV,NA=6×1018cm-3。7.2金屬半導體接觸整流理論1——金半接觸整流理論即金屬和半導體緊密接觸時的阻擋層理論。考慮電流平衡態阻擋層——無凈電荷流過勢壘區V>0,半導體一側勢壘降——電流：金屬→半導體（電子：半導體→金屬）且隨V增而電流增V<0,半導體一側勢壘增——電流：半導體→金屬（電子：金屬→半導體）但隨V增而電流變化小←金屬一邊勢壘不隨外加電壓變化——即阻擋層具有類似pn結的整流作用外加偏壓對n型阻擋層的能帶圖Vf=0Vf>0Vr<0一、擴散理論同時考慮勢壘區擴散和漂移電流——適用于勢壘寬度>>電子平均自由程電子通過勢壘區要發生多次碰撞7.2金屬半導體接觸整流理論27.2金屬半導體接觸整流理論3主要取決于x=0附近的電勢值<<17.2金屬半導體接觸整流理論4平衡態近似:x=0處電子和金屬近似處于平衡態；n(0)近似為平衡時電子濃度1、JSD隨電壓變化——反向電流密度不飽和2、適用于勢壘寬度>>電子平均自由程——小遷移率半導體，如氧化亞銅7.2金屬半導體接觸整流理論5隨電壓而變化，并不飽和二、熱電子發射理論7.2金屬半導體接觸整流理論6——適用于勢壘寬度<<電子平均自由程電子在勢壘區碰撞忽略，勢壘高度起決定作用電流的計算歸結為計算超越勢壘載流子數目)即為速度空間單位體積中的電子數則單位體積中E~(E+dE)范圍內的電子數為7.2金屬半導體接觸整流理論7實空間單位體積，速度空間電子的分布實空間單位面積，單位時間，速度vx(>0)的電子都可以到達金半界面，其數目為可以越過勢壘電子的能量要求電流密度7.野2金屬答半導陰體接書觸整殃流理腰論8－半導萍體到貨金屬的電傳子流猶依賴衛于電隨壓有效理查遜常數7.匪2金屬目半導氏體接出觸整雨流理仔論9－金屬膠到半粗導體的電進子流腫基本村不依則賴于挨電壓總電流密度

Jm→s：常數熱平衡條件下1、JST與外飛加電顧壓無糾關，撓但強詳烈依獻賴于譽溫度2、Ge、Si、Ga蓋As有較構高遷繁移率環，較養大平緩均自公由程,其電形流輸黑運機聲構是芳多數日載流培子的金熱電熱發射7.滅2金屬含半導限體接辜觸整胖流理局論10三、妖鏡像頭力和獲隧道墨效應算的影宏響鏡像顆力影單響電子總電勢能鏡像力鏡像勢能無鏡像力電勢鏡像怖力所落引起柔勢壘弄降低單量隨往反向經偏壓幫的增冒加而委增加——反向圣漏電乎流不船飽和——金屬跑外面迫的電材子在腦金屬來表面泡感應腥出正婆電荷揀；電花子所冬受到裝感應銳電荷然的作利用，寄相當沫于金耽屬體精內與府電子煮等距薄離位情置等形量正陶電荷議的作怒用7.陰2金屬腥半導紡體接斥觸整何流理要論11隧道容效應穿影響臨界夠厚度xc隧道兩效應才所引宋起勢貴壘降究低量焦隨反踐向偏輔壓的川增加獨而增抓加——反向藏漏電粒流隨常反向蹦偏壓旁增加考慮特隧道躺效應友，電腔子穿凍透的溉概率襯與能量和勢壘皺厚度(xd)有關有。電子藝能量你一定脊，xd<xc，電行子直幕接通鳴過——相當胖于勢超壘降災低了四、示肖特糞基勢蔽壘二投極管(S蹲BD擺)——利用登金-半整稍流接趴觸特覆性制穩成的晃二極采管7.甜2金屬類半導轟體接截觸整飽流理骨論12與pn結二世極管脊異同相同假點：都具巷有單費向導屠電性——追SB短D主要坡應用擾于高帥速集課成電差路、鏈微波業技術鄙等領請域不同點：作業-課后即習題8第七循章陣金孩屬和之半導禽體的促接觸施主歇濃度ND=1奔016cm-3的n型Ge材料危，在妄它的下（11懼1）面地上與竊金屬悔接觸逃制成揪肖特恰基二辱級管度。已竄知VD=0倘.4謙V,求加拌上0.攝3V電壓旱時的杜正向轉電流貧密度限。設εr=1術6，ε0=8組.8鞠5×哄10-1皆4F/濁cm。室賢溫下冒硅的NC=4×1018cm-3,有效協理查近遜常鴿數A*勺=1禿20鑄(mn*/威m0)夏=1謎20×1.拌11景A/誤cm2.K2。7.澇3少數進載流急子的泄注入自和歐第姆接蹦觸1一、器少數驅載流鎮子的都注入V>0(正偏)空穴擴散主導V=0(平衡態)空穴擴散與電場抵消少子注入比——金屬痛和n型半女導體氣的整善流接在觸加最上正向濤電壓時，螞空穴世從金損屬流邀向半蛙導體嗎的現虎象（實際己為半窄導體臨價帶視電子股流向誓金屬）Au/n-Si接觸的平面二極管γ<0.1%小注入≈5%大注入7.敲3少數坑載流鏈子的商注入凡和歐遞姆接湯觸2二、肥歐姆糖接觸——非整陜流接偽觸特點1、不莫產生炒明顯俱的附魯加阻內抗；2、不碧會使戚半導斬體內攤部平嘗衡載確流子睜濃度竟發生甲顯著暗改變絨；金-半歐廚姆接走觸的阿實現？1、不株考慮攪表面鑼態影談響時慮，n型半簽導體Wm<Ws，反統阻擋精層——歐姆舊接觸p型半誦導體Wm>Ws，反鐘阻擋角層——歐姆憲接觸——選用御適當因金-半材衫料即常可實帝現歐追姆接朽觸2、多開數半坐導體傘材料睛，如Si、Ge、Ga拉As表面鋸態密刪度高——接觸仁與金他屬功該函關按系不魂大——主