金屬和半導(dǎo)體的接觸PPT課件

.,1,第七章金屬和半導(dǎo)體的接觸,林碩E-mail:linshuo_pv,7.1金屬半導(dǎo)體接觸及其能帶圖,.,2,本章內(nèi)容提要,金半接觸及其能級(jí)圖整流特性少子注入和歐姆接觸,.,3,金屬半導(dǎo)體接觸,整流接觸：微波技術(shù)和高速集成電路,歐姆接觸：電極制作,成為界面物理重要內(nèi)容,半導(dǎo)體器件重要部分,能級(jí)圖,整流特征,歐姆接觸,.,4,7.1金屬半導(dǎo)體接觸及其能級(jí)圖,1.金屬與半導(dǎo)體的功函數(shù),功函數(shù)：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(gè)能量的最低值被稱為功函數(shù)。,金屬功函數(shù)Wm=E0-(EF)m,金屬中的電子勢(shì)阱,半導(dǎo)體的功函數(shù)和電子親和能,E0為真空電子能級(jí),半導(dǎo)體功函數(shù)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(shì)差（肖特基模型）,金屬和n型半導(dǎo)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(dǎo)體電勢(shì)提高,金屬電勢(shì)降低,平衡態(tài)，費(fèi)米能級(jí)相等,金半間距D遠(yuǎn)大于原子間距時(shí),D,正負(fù)電荷密度增加,D,與原子間距相比,空間電荷區(qū)形成（why），表面勢(shì)，能帶彎曲,（理想）,肖特基勢(shì)壘高度,.,6,小結(jié)：（1）金屬與n型半導(dǎo)體接觸,WmWs，電子由半導(dǎo)體進(jìn)入金屬，在半導(dǎo)體表面形成電子勢(shì)壘（阻擋層）WsWm，電子由金屬進(jìn)入半導(dǎo)體，Vs0，能帶下降，表面是電子勢(shì)阱，形成電導(dǎo)層（反阻擋層）,金屬和n型半導(dǎo)體接觸能帶圖（WmWs，能帶上升，空穴勢(shì)阱，半導(dǎo)體表面是高電導(dǎo)壓，為p型反阻擋層WmWs),(Wm0），電壓主要降落在高阻區(qū)域阻擋層上。原來半導(dǎo)體表面和內(nèi)部之間的電勢(shì)差，即表面勢(shì)是(Vs0Ln時(shí)（2）熱電子發(fā)射理論xdLn)，電子通過勢(shì)壘區(qū)要發(fā)生多次碰撞，這樣的阻擋層稱為厚阻擋層-適用于擴(kuò)散理論,Ln:電子的平均自由程Xd:勢(shì)壘寬度,.,20,勢(shì)壘區(qū)存在電場(chǎng)，有電勢(shì)的變化，載流子濃度不均勻。計(jì)算通過勢(shì)壘的電流時(shí)，必須同時(shí)考慮漂移和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。一般情況下，勢(shì)壘高度遠(yuǎn)大于k0T時(shí)，勢(shì)壘區(qū)可近似為一個(gè)耗盡層。在耗盡層中，載流子極少，它們對(duì)空間電荷的貢獻(xiàn)可以忽略；雜質(zhì)全部電離，空間電荷完全由電離雜質(zhì)的電荷形成。n型半導(dǎo)體的耗盡層，耗盡層寬度xd表示。考慮半導(dǎo)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(shì)壘高度qVDk0T時(shí)，勢(shì)壘區(qū)內(nèi)的載流子濃度0,.,22,.,23,勢(shì)壘區(qū)的電勢(shì)分布：半導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)為零，E(xd)=0；取金屬費(fèi)米能級(jí)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