金半接觸和半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)課件

第9章金屬半導(dǎo)體和半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)2012年11月第9章金屬半導(dǎo)體和半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)2012年11月1金屬半導(dǎo)體和半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)

9．1肖特基勢(shì)壘二極管9．2金屬．半導(dǎo)體的歐姆接觸9．3異質(zhì)結(jié)9．4小結(jié)2金屬半導(dǎo)體和半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)9．1肖特基勢(shì)壘二極管2概念：同質(zhì)結(jié)、異質(zhì)結(jié)、金半結(jié)、歐姆接觸同質(zhì)結(jié)：同材料PN結(jié)異質(zhì)結(jié)：不同材料PN結(jié)金半結(jié)：金屬與半導(dǎo)體接觸（肖特基勢(shì)壘二極管）歐姆接觸：沒有整流效應(yīng)的接觸功函數(shù)：電子溢出表面吸收的最小能量。金屬的功函數(shù)：半導(dǎo)體的功函數(shù)：電子親和能3概念：同質(zhì)結(jié)、異質(zhì)結(jié)、金半結(jié)、歐姆接觸同質(zhì)結(jié)：同材料PN結(jié)金9.1肖特基勢(shì)壘二極管49.1肖特基勢(shì)壘二極管49.1肖特基勢(shì)壘二極管肖特基勢(shì)壘：內(nèi)建電勢(shì)差：59.1肖特基勢(shì)壘二極管肖特基勢(shì)壘：內(nèi)建電勢(shì)差：59.1肖特基勢(shì)壘二極管

正反偏突變結(jié)近似69.1肖特基勢(shì)壘二極管正反偏突變結(jié)近似69.1肖特基勢(shì)壘二極管

非理想因素肖特基效應(yīng)：勢(shì)壘的鏡像力降低界面態(tài)的影響79.1肖特基勢(shì)壘二極管非理想因素肖特基效應(yīng)：勢(shì)壘的鏡9.1肖特基勢(shì)壘二極管

非理想因素肖特基效應(yīng)：勢(shì)壘的鏡像力降低89.1肖特基勢(shì)壘二極管非理想因素肖特基效應(yīng)：勢(shì)壘的鏡9.1肖特基勢(shì)壘二極管非理想因素與理想不符χ=4.07eVχ=4.01eV99.1肖特基勢(shì)壘二極管非理想因素與理想不符χ=4.09.1肖特基勢(shì)壘二極管非理想因素界面態(tài)的影響施主型表面態(tài)：能級(jí)釋放電子后顯正電性。受主型表面態(tài)：能級(jí)接受電子后顯負(fù)電性。109.1肖特基勢(shì)壘二極管非理想因素界面態(tài)的影響施主型表與pn結(jié)不同，主要靠多數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng)來決定電流的情況。熱電子發(fā)射理論：勢(shì)壘高度遠(yuǎn)大于kT時(shí)，電流的計(jì)算可以歸納為計(jì)算超越勢(shì)壘的載流子數(shù)目。9.1肖特基勢(shì)壘二極管

電流電壓關(guān)系11與pn結(jié)不同，主要靠多數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng)來決定電流的情況。9.19.1肖特基勢(shì)壘二極管電流電壓關(guān)系半導(dǎo)體內(nèi)單位體積中能量在E~E+dE范圍內(nèi)的電子數(shù)為：有效理查德森常數(shù)129.1肖特基勢(shì)壘二極管電流電壓關(guān)系半導(dǎo)體內(nèi)單位體積中9.1肖特基勢(shì)壘二極管電流電壓關(guān)系反向電流隨反偏電壓的增加而增加是由于勢(shì)壘降低的影響。139.1肖特基勢(shì)壘二極管電流電壓關(guān)系反9.1肖特基勢(shì)壘二極管與PN結(jié)比較區(qū)別１．反向飽和電流的數(shù)量級(jí)肖特基勢(shì)壘二極管的反向飽和電流密度：理想pn結(jié)二極管的反向飽和電流密度：1、電流輸運(yùn)機(jī)構(gòu)不同。2、反向電流輸運(yùn)機(jī)構(gòu)不同密度不同。pn結(jié)二極管的反偏電流主要由產(chǎn)生電流支配，~10-7A/cm2，比肖特基二極管小2~3個(gè)數(shù)量級(jí)。149.1肖特基勢(shì)壘二極管與PN結(jié)比較區(qū)別１．反向飽和電流的數(shù)9.1肖特基勢(shì)壘二極管與PN結(jié)比較0.3V0.7V159.1肖特基勢(shì)壘二極管與PN結(jié)比較0.3V159.1肖特基勢(shì)壘二極管與PN結(jié)比較區(qū)別２開關(guān)特性pn結(jié)二極管靠少子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成電流，外加正偏電壓時(shí)少子首先形成一定的積累，再靠擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成電流。肖特基二極管的電流取決于多子通過內(nèi)建電勢(shì)的發(fā)射電流。外加正偏電壓時(shí)直接形成漂移電流流走。169.1肖特基勢(shì)壘二極管與PN結(jié)比較區(qū)別２開關(guān)特9.2歐姆接觸歐姆接觸是接觸電阻很低的結(jié)，理想狀態(tài)下，歐姆接觸所形成的電流是電壓的線性函數(shù)。兩種歐姆接觸：使表面不產(chǎn)生勢(shì)壘的接觸隧道效應(yīng)179.2歐姆接觸歐姆接觸是接觸電阻很低的9.2歐姆接觸使表面不產(chǎn)生勢(shì)壘的接觸使N型半導(dǎo)體表面更N，不上坡，下坡189.2歐姆接觸使表面不產(chǎn)生勢(shì)壘的接觸使N型半導(dǎo)體表面更N，不9.2歐姆接觸199.2歐姆接觸199.2歐姆接觸金屬與p型半導(dǎo)體非整流接觸的理想情況使p型半導(dǎo)體表面更p209.2歐姆接觸金屬與p型半導(dǎo)體非整流接觸的理想情況使p型半導(dǎo)9.2歐姆接觸前述沒有考慮界面態(tài)的影響．實(shí)際由于界面態(tài)的影響，很難很好的形成歐姆接觸．上半部為受主態(tài)，位于EF下時(shí)帶負(fù)電（圖９.１１b）下半部為施主態(tài)，位于EF上時(shí)帶正電（圖９.１3b）因此，實(shí)際的歐姆接觸采用隧道效應(yīng)219.2歐姆接觸前述沒有考慮界面態(tài)的影響．實(shí)際由于界面態(tài)的影響9.2歐姆接觸隧道效應(yīng)１００埃左右隧道電流：隧道電流隨摻雜濃度的增大而指數(shù)增大。229.2歐姆接觸隧道效應(yīng)１００埃左右隧道電流：隧道電流隨摻雜濃接觸電阻值整流接觸：歐姆接觸(隧道效應(yīng))：Rc隨Nd呈指數(shù)規(guī)律變化。9.2歐姆接觸23接觸電阻值整流接觸：歐姆接觸(隧道效應(yīng))：Rc隨Nd呈指數(shù)規(guī)9.3異質(zhì)結(jié)能帶圖異質(zhì)結(jié)的分類：反型異質(zhì)結(jié)；nP結(jié)，Np結(jié)，大寫字母表示較寬帶隙材料。同型異質(zhì)結(jié)：nN結(jié)，pP結(jié)有用的異質(zhì)結(jié)，兩種材料的晶格常數(shù)必須匹配。249.3異質(zhì)結(jié)能帶圖異質(zhì)結(jié)的分類：反型異質(zhì)結(jié)；nP結(jié)，Np結(jié)，9.3異質(zhì)結(jié)接觸前接觸后，電子從n—p；空穴從p—n；N區(qū)存在正空間電荷區(qū)；P區(qū)存在負(fù)空間電荷區(qū)；能帶發(fā)生彎曲；259.3異質(zhì)結(jié)接觸前接觸后，25接觸后9.3異質(zhì)結(jié)26接觸后9.3異質(zhì)結(jié)269.3異質(zhì)結(jié)nN結(jié)熱平衡時(shí)理想能帶圖（三角勢(shì)阱）GaAsAlGaAs二維電子氣：電子堆積在異質(zhì)結(jié)表面的勢(shì)阱中，沿垂直于表面方向的運(yùn)動(dòng)變得量子化，即它的能量只能取一系列的分立值；而平行于表面的運(yùn)動(dòng)仍是自由的，能量可以是任意值。279.3異質(zhì)結(jié)nN結(jié)熱平衡時(shí)理想能帶圖（三角勢(shì)阱）GaAsAl9.3異質(zhì)結(jié)三角形勢(shì)阱zxy低摻雜散射小289.3異質(zhì)結(jié)三角形勢(shì)阱zxy低摻雜289.3異質(zhì)結(jié)IV特性類似整流接觸Ew為有效勢(shì)壘高度299.3異質(zhì)結(jié)IV特性Ew為有效勢(shì)壘高度29小結(jié)金半接觸——整流接觸；勢(shì)壘高度的計(jì)算；外加電壓