金半接觸和半導體異質(zhì)結(jié)

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1、金屬半導體和半導體異質(zhì)結(jié)9．1肖特基勢壘二極管9．2金屬．半導體的歐姆接觸9．3異質(zhì)結(jié)9．4小結(jié)1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)：金屬與半導體接觸（肖特基勢壘二極管）歐姆接觸：沒有整流效應的接觸功函數(shù)：電子溢出表面吸收的最小能量。金屬的功函數(shù)：半導體的功函數(shù)：電子親和能29.1肖特基勢壘二極管39.1肖特基勢壘二極管肖特基勢壘：內(nèi)建電勢差：49.1肖特基勢壘二極管正反偏突變結(jié)近似59.1肖特基勢壘二極管非理想因素肖特基效應：勢壘的鏡像力降低界面態(tài)的影

2、響69.1肖特基勢壘二極管非理想因素肖特基效應：勢壘的鏡像力降低79.1肖特基勢壘二極管非理想因素與理想不符χ=4.07eVχ=4.01eV89.1肖特基勢壘二極管非理想因素界面態(tài)的影響施主型表面態(tài)：能級釋放電子后顯正電性。受主型表面態(tài)：能級接受電子后顯負電性。9與pn結(jié)不同，主要靠多數(shù)載流子的運動來決定電流的情況。熱電子發(fā)射理論：勢壘高度遠大于kT時，電流的計算可以歸納為計算超越勢壘的載流子數(shù)目。9.1肖特基勢壘二極管電流電壓關(guān)系109.1肖特基勢壘二極管電流電壓關(guān)系半導體內(nèi)單位體積中能量在E~E+dE

3、范圍內(nèi)的電子數(shù)為：有效理查德森常數(shù)119.1肖特基勢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壘降低的影響。129.1肖特基勢壘二極管與PN結(jié)比較區(qū)別１．反向飽和電流的數(shù)量級肖特基勢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、電流輸運機構(gòu)不同。2、反向電流輸運機構(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個數(shù)量級。139.1肖特基勢壘二極管與PN結(jié)比較0.3V0.7V149.1肖特基勢壘二極管與PN結(jié)比較區(qū)別

4、２開關(guān)特性pn結(jié)二極管靠少子擴散運動形成電流，外加正偏電壓時少子首先形成一定的積累，再靠擴散運動形成電流。肖特基二極管的電流取決于多子通過內(nèi)建電勢的發(fā)射電流。外加正偏電壓時直接形成漂移電流流走。159.2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)生勢壘的接觸隧道效應169.2歐姆接觸使表面不產(chǎn)生勢壘的接觸使N型半導體表面更N，不上坡，下坡179.2歐姆接觸189.2歐姆接觸金屬與p型半導體非整流接觸的理想情況使p型半導體表面更p199.2

5、歐姆接觸前述沒有考慮界面態(tài)的影響．實際由于界面態(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下時帶負電（圖９.１１b）下半部為施主態(tài)，位于EF上時帶正電（圖９.１3b）因此，實際的歐姆接觸采用隧道效應209.2歐姆接觸隧道效應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。21接觸電阻值整流接觸：歐姆接觸(隧道效應)：Rc隨Nd呈指數(shù)規(guī)律變化。9.2歐姆接觸229.3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)

6、，兩種材料的晶格常數(shù)必須匹配。239.3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)存在負空間電荷區(qū)；能帶發(fā)生彎曲；24接觸后9.3異質(zhì)結(jié)259.3異質(zhì)結(jié)nN結(jié)熱平衡時理想能帶圖（三角勢阱）GaAsAlGaAs二維電子氣：電子堆積在異質(zhì)結(jié)表面的勢阱中，沿垂直于表面方向的運動變得量子化，即它的能量只能取一系列的分立值；而平行于表面的運動仍是自由的，能量可以是任意值。269.3異質(zhì)結(jié)三角形勢阱zxy低摻雜散射小279.3異質(zhì)結(jié)IV特性類似整流接觸Ew為有效勢壘高度28小結(jié)金半接觸

7、——整流接觸；勢壘高度的計算；外加電壓存在時，肖特基勢壘的變化；肖特基勢壘二極管的理想I-V關(guān)系；肖特基二極管與pn結(jié)二極管的區(qū)別；電子親和準則：在一個理想的異質(zhì)結(jié)中，導帶處的不連續(xù)是由于兩種半導體材料電子親和能的不同引起的。29END30