金屬和半導(dǎo)體的接觸

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1、固體電子學(xué)基礎(chǔ)II姜勝林華中科技大學(xué)電子系教授，博士生導(dǎo)師西七樓309室，Tel:87542693Email:jsl@hust.edu.cn2007年1半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)3載流子輸運(yùn)4非平衡載流子5p－n結(jié)6半導(dǎo)體表面與MIS結(jié)構(gòu)7金屬和半導(dǎo)體的接觸9半導(dǎo)體的熱電性質(zhì)8異質(zhì)結(jié)2半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布40學(xué)時本章內(nèi)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7金屬和半導(dǎo)體的接觸相關(guān)研究：博士論文：Ni電極碩士論文：濺金屬電極畢業(yè)設(shè)計(jì)：無鉛玻璃粉新方向：耐特殊環(huán)境電極、SMD技術(shù)商業(yè)：歐姆電極、表面電極（優(yōu)樂公司等）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

2、面物理重要內(nèi)容半導(dǎo)體器件重要部分能級圖整流特征歐姆接觸7.1金屬半導(dǎo)體接觸及其能級圖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金屬中的電子勢阱半導(dǎo)體的功函數(shù)和電子親和能E0為真空電子能級半導(dǎo)體功函數(shù)Ws=E0-(EF)s電子親和能χ=E0-EcWs=χ+[Ec-(EF)s]=χ+EnEn=Ec-(EF)s2.接觸電勢差（肖特基模型）金屬和n型半導(dǎo)體接觸能帶圖（Wm>Ws）（a）接觸前；（b）間隙很大；（c）緊密接觸；（d）忽略間隙半導(dǎo)體電勢提高金屬電勢降低平衡態(tài)，費(fèi)米能級相等金半間距D遠(yuǎn)大

3、于原子間距時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，能帶彎曲（理想）肖特基勢壘高度小結(jié)：（1）金屬與n型半導(dǎo)體接觸Wm>Ws，電子由半導(dǎo)體進(jìn)入金屬，在半導(dǎo)體表面形成電子勢壘（阻擋層）Ws>Wm，電子由金屬進(jìn)入半導(dǎo)體，Vs>0，能帶下降，表面是電子勢阱，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，空穴勢阱，半導(dǎo)體表面是高電導(dǎo)壓，為p型反阻擋層Wm

4、（χ一定）時Φm與Wm的差別；肖特基模型不是形成勢壘的唯一機(jī)理。金屬和p型半導(dǎo)體接觸能帶圖(Wm>Ws)(Wm

5、以下空時：表面帶正電，施主型qΦ0以上被電子填充時：什么狀態(tài)！！思考：n型半導(dǎo)體存在表面態(tài)，半導(dǎo)體的費(fèi)米能級EF高于qΦ0平衡時的能帶圖形如何？若存在受主表面態(tài)：表面帶負(fù)電（電子填滿）存在受主表面態(tài)時n型半導(dǎo)體的能帶圖半導(dǎo)體表面附近：正的空間電荷區(qū)，電子勢壘表面態(tài)上的負(fù)電荷＝勢壘區(qū)正電荷表面態(tài)密度很大就會積累很多負(fù)電荷能帶上彎勢壘高度被高表面態(tài)密度釘扎（Pinned）表面態(tài)密度很大表面處EF很接近qΦ0存在受主表面態(tài)時n型半導(dǎo)體的能帶圖不存在表面態(tài)時幾乎與施主濃度無關(guān)存在高表面態(tài)密度時通過表面態(tài)發(fā)生作用金屬費(fèi)米能級半導(dǎo)體的費(fèi)米能級空間電荷區(qū)正電荷為表面受主態(tài)留下的負(fù)電荷與金屬表面負(fù)電荷之和表

6、面受主態(tài)密度很高的n型半導(dǎo)體與金屬接觸能帶圖（Wm>Ws）（a）接觸前；（b）緊密接觸；（c）極限情形金屬和n型半導(dǎo)體接觸能帶圖（Wm>Ws）（a）接觸前；（b）間隙很大；（c）緊密接觸；（d）忽略間隙區(qū)別說明：半導(dǎo)體的表面態(tài)密度很高時，可以屏蔽金屬接觸的影響，使得半導(dǎo)體內(nèi)的勢壘高度和金屬的功函數(shù)幾乎無關(guān)，而基本上由半導(dǎo)體的表面性質(zhì)決定，接觸電勢差全部降落在兩個表面之間。為什么說當(dāng)金屬的功函數(shù)小于半導(dǎo)體的功函數(shù)時（Wm0；(c)V<0

7、(Wm>Ws)，(Vs)0<0（表面勢）(a)平衡時，凈電流為零(b)半導(dǎo)體勢壘由qVD=－q(Vs)0降低為－q[(Vs)0+V]，形成正向電流(c)金屬勢壘高（恒定），電流很小，隨V的增加達(dá)到飽和，形成反向電流金屬和n型半導(dǎo)體接觸能帶圖金屬和n型半導(dǎo)體接觸反阻擋層p型阻擋層：金屬接負(fù)，半導(dǎo)體接正時形成從半導(dǎo)體到金屬的空穴流（正向電流）金屬接正、半導(dǎo)體接負(fù)時形成反向電流與p-n結(jié)區(qū)別，正向永遠(yuǎn)是p正、n負(fù)，