10第十講薄膜材料物理第四章薄膜面和界面

1、第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電 第四章第四章 薄膜的表面和界面薄膜的表面和界面( (續(xù)續(xù)) ) 第第1010講講 在研究薄膜中，表面：固體和氣體或真空的分界面在研究薄膜中，表面：固體和氣體或真空的分界面 界面界面: : 固體和固體的分界面固體和固體的分界面 幾何表面：表面的幾何分界面。幾何表面：表面的幾何分界面。 物理表面：一個(gè)電子結(jié)構(gòu)不同于內(nèi)部的表面區(qū)域物理表面：一個(gè)電子結(jié)構(gòu)不同于內(nèi)部的表面區(qū)域 由于具體的材料不同，表面區(qū)的厚度有很大的差異由于具體的材料不同，表面區(qū)的厚度有很大的差異 薄膜的常用厚度為幾十到幾百薄膜的常用厚度為幾十到幾百nm.nm. 金屬的表面

2、區(qū)只有一金屬的表面區(qū)只有一. .二個(gè)原子層；二個(gè)原子層； 半導(dǎo)體的表面區(qū)，卻有幾個(gè)，甚至幾千個(gè)原子層；半導(dǎo)體的表面區(qū)，卻有幾個(gè)，甚至幾千個(gè)原子層； 電介質(zhì)的表面區(qū)更厚。電介質(zhì)的表面區(qū)更厚。第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電4 43 3 電接觸電接觸 金金屬屬與與金金屬屬；金金屬屬與與半半導(dǎo)導(dǎo)體體多多層層結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)接接觸觸和和界界面面問問題題 半半導(dǎo)導(dǎo)體體與與半半導(dǎo)導(dǎo)體體金金屬屬與與介介質(zhì)質(zhì)4.3.1 4.3.1 逸出功和接觸電勢(shì)差逸出功和接觸電勢(shì)差 認(rèn)為表面電勢(shì)近似為突變?nèi)鐖D認(rèn)為表面電勢(shì)近似為突變?nèi)鐖D圖中：圖中：e e0 0：表示真空中靜止電子的能級(jí)：表示真空中靜止電

3、子的能級(jí)第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電 w0efece金屬金屬n型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體0e wfecevew電介質(zhì)電介質(zhì)0e fecevege第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電ecec：導(dǎo)帶底：導(dǎo)帶底 evev：價(jià)帶頂：價(jià)帶頂 ecec即是晶體中自由電子所具有的最低能級(jí)，它相當(dāng)即是晶體中自由電子所具有的最低能級(jí)，它相當(dāng)于晶體中靜止的自由電子的能量于晶體中靜止的自由電子的能量. . w w：真空能級(jí)與導(dǎo)帶底能級(jí)之差，即將晶體中靜止：真空能級(jí)與導(dǎo)帶底能級(jí)之差，即將晶體中靜止電子移至晶體處真空中所需要的能量電子移至晶體處真空中所需要的能量電子親和

4、能電子親和能 逸出功逸出功: : 是將電子從費(fèi)米能級(jí)是將電子從費(fèi)米能級(jí)e ef f移至真空中所需要移至真空中所需要的最小能量，若以的最小能量，若以ecec為參數(shù)能級(jí)為參數(shù)能級(jí), , 則則 e ef f 費(fèi)米能級(jí)是系統(tǒng)的化學(xué)勢(shì)能，即是系統(tǒng)中增加一個(gè)費(fèi)米能級(jí)是系統(tǒng)的化學(xué)勢(shì)能，即是系統(tǒng)中增加一個(gè)電子所引起系統(tǒng)自由能的變化。電子所引起系統(tǒng)自由能的變化。第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電 接觸電勢(shì)差是逸出功不同的兩個(gè)物體接觸以后，接觸電勢(shì)差是逸出功不同的兩個(gè)物體接觸以后，由于電子從逸出功小的物體流向逸出功較大的物體，由于電子從逸出功小的物體流向逸出功較大的物體，最后達(dá)到平衡狀

5、態(tài)，兩物體的費(fèi)米能級(jí)相同。最后達(dá)到平衡狀態(tài)，兩物體的費(fèi)米能級(jí)相同。結(jié)果前者帶正電，電勢(shì)降低；后者帶負(fù)電，電勢(shì)升高；結(jié)果前者帶正電，電勢(shì)降低；后者帶負(fù)電，電勢(shì)升高；在兩者之間產(chǎn)生了電勢(shì)差在兩者之間產(chǎn)生了電勢(shì)差接觸電勢(shì)差接觸電勢(shì)差121212vvvq 式中式中v v1 1和和v v2 2分別為物體分別為物體1 1和和2 2的逸出電勢(shì)的逸出電勢(shì)第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電4.3.2 4.3.2 金屬與金屬的接觸金屬與金屬的接觸 例如例如ag(ag(銀銀) )和銅接觸，逸出功不同和銅接觸，逸出功不同 從能量觀點(diǎn)來(lái)看，電子將從逸出功較小的金屬?gòu)哪芰坑^點(diǎn)來(lái)看，電子將從逸出

6、功較小的金屬向另一金屬流動(dòng)，直到最高能量的電子在這兩種金向另一金屬流動(dòng)，直到最高能量的電子在這兩種金屬中占有相同的能級(jí)。屬中占有相同的能級(jí)。兩兩者者費(fèi)費(fèi)米米能能級(jí)級(jí)相相同同逸逸出出功功較較小小的的金金屬屬帶帶正正電電，另另一一金金屬屬帶帶負(fù)負(fù)電電在在接接觸觸面面形形成成雙雙電電層層，阻阻止止電電子子繼繼續(xù)續(xù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電1 1fe0e2 2fegauc接觸前能級(jí)圖接觸前能級(jí)圖2 fe1 fe12()q vvgauc接觸后能級(jí)圖接觸后能級(jí)圖第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電11211212121222nnktkt

7、vvvvvnnqnqqn .abc 緊緊密密接接觸觸，兩兩者者相相距距為為原原子子間間距距理理想想接接觸觸實(shí)實(shí)點(diǎn)點(diǎn)接接觸觸間間隙隙接接觸觸，實(shí)實(shí)際際上上沒沒有有接接觸觸 兩金屬自由電子濃度不同也要引起電勢(shì)差，因?yàn)閮山饘僮杂呻娮訚舛炔煌惨痣妱?shì)差，因?yàn)闈舛却蟮囊驖舛刃〉囊环綌U(kuò)散，從而前者帶正電，濃度大的要向濃度小的一方擴(kuò)散，從而前者帶正電，后者帶負(fù)電。有自由電子論知，其靜電電勢(shì)差為：后者帶負(fù)電。有自由電子論知，其靜電電勢(shì)差為：所以，兩個(gè)金屬的接觸電勢(shì)差為：所以，兩個(gè)金屬的接觸電勢(shì)差為：上述是在理想接觸情況下的結(jié)果事實(shí)上，上述是在理想接觸情況下的結(jié)果事實(shí)上，接觸有三種如下：接觸有三種如下：第

8、第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電. b實(shí)實(shí)點(diǎn)點(diǎn)接接觸觸導(dǎo)導(dǎo)電電面面積積小小接接觸觸電電阻阻大大 2ra 見見第第三三章章（網(wǎng)網(wǎng)狀狀）薄薄膜膜凸凸點(diǎn)點(diǎn)接接觸觸電電阻阻212rrnan a.a.緊密接觸緊密接觸式中式中為金屬的電阻率，為金屬的電阻率，q q為凸點(diǎn)的半徑若有為凸點(diǎn)的半徑若有n n個(gè)個(gè)接觸點(diǎn)，則總電阻為：接觸點(diǎn)，則總電阻為：設(shè)間隙的寬度為設(shè)間隙的寬度為d d假設(shè)金屬中的一個(gè)假設(shè)金屬中的一個(gè)電子到電子到x x處，處， . c間間隙隙接接觸觸表表面面有有氧氧化化層層和和吸吸附附氣氣體體間間隙隙導(dǎo)導(dǎo)電電金屬金屬1金屬金屬20 xxd第第1010講講 第第4 4章章

9、 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電 2220114qfxdx 方方向向向向左左 鏡鏡像像力力 210114qxfdxcxdx 11xxc 1102dxdxxdx 處處, ,最最大大，即即為為：1210mqd 當(dāng)當(dāng)xxx , xdx , x時(shí)，時(shí)，顯然：顯然：為金屬為金屬1 1的逸出功的逸出功1 第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電21102mqqedd22202mqqedd21122212exp1expmsmsqjatktqjatkt由由金金屬屬的的熱熱電電子子流流： 由由金金屬屬2 2的的熱熱電電子子流流： 若在外加電場(chǎng)若在外加電場(chǎng)e e作用下如圖作用下如圖, ,則電子

10、所受電場(chǎng)力為則電子所受電場(chǎng)力為- -qeqe, ,勢(shì)能為勢(shì)能為- -qexqex. .所以，電子由金屬所以，電子由金屬1 12 2所需要的功為：所需要的功為：同樣分析，電子由金屬同樣分析，電子由金屬2 21 1所需的功為：所需的功為：根據(jù)肖特基發(fā)射理論，根據(jù)肖特基發(fā)射理論，0 xd金屬金屬1金屬金屬2xe 第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電總電流密度：總電流密度： 20expstqqedjjdktkt 1 12 2 設(shè)設(shè) q q = =q q = =q q2expatqjatkt 熱熱電電子子發(fā)發(fā)射射電電流流密密度度 ：理理查查森森常常數(shù)數(shù)2020expexp1ex

11、pexpssssjatqdqqekktdktkqqatqdktdkt 在強(qiáng)電場(chǎng)下，在強(qiáng)電場(chǎng)下，qedqedktkt，則有：，則有：式中：式中：由此可得出間隙的電導(dǎo)率和電阻率分別為：由此可得出間隙的電導(dǎo)率和電阻率分別為：第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電;sssdtq 可可見見 3ssrvsds 間間隙隙電電阻阻 為為間間隙隙面面積積接接觸觸處處電電流流集集中中在在理理想想接接觸觸部部分分，但但接接觸觸面面積積小小接接觸觸電電阻阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大大于于金金屬屬本本身身電電阻阻 三種接觸電阻是并聯(lián)的，并且三種接觸電阻是并聯(lián)的，并且r r1 1rr2 2rr3 3第第1010講講

12、第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電 同同質(zhì)質(zhì)接接觸觸：同同一一種種半半導(dǎo)導(dǎo)體體單單晶晶接接觸觸有有兩兩種種接接觸觸：異異質(zhì)質(zhì)接接觸觸：異異種種半半導(dǎo)導(dǎo)體體單單晶晶相相接接觸觸4.3.3 4.3.3 半導(dǎo)體與半導(dǎo)體接觸半導(dǎo)體與半導(dǎo)體接觸半導(dǎo)體導(dǎo)電類型半導(dǎo)體導(dǎo)電類型 電子導(dǎo)電電子導(dǎo)電n n型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 空穴導(dǎo)電空穴導(dǎo)電p p型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體p n si gaasn n ge gaas 反反型型異異質(zhì)質(zhì)結(jié)結(jié) 如如 - - - -同同型型異異質(zhì)質(zhì)結(jié)結(jié) 如如 - - - -同質(zhì)接觸同質(zhì)接觸pnpn結(jié)結(jié)異質(zhì)接觸異質(zhì)接觸第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電依結(jié)的寬度可

13、分為：依結(jié)的寬度可分為： 實(shí)變型結(jié)：結(jié)寬僅有幾個(gè)原子長(zhǎng)度的范圍內(nèi)實(shí)變型結(jié)：結(jié)寬僅有幾個(gè)原子長(zhǎng)度的范圍內(nèi) 緩變型結(jié)：結(jié)寬在幾個(gè)擴(kuò)散長(zhǎng)度范圍內(nèi)緩變型結(jié)：結(jié)寬在幾個(gè)擴(kuò)散長(zhǎng)度范圍內(nèi) 單邊實(shí)變結(jié)：過(guò)渡在一種半導(dǎo)體中只有幾個(gè)單邊實(shí)變結(jié)：過(guò)渡在一種半導(dǎo)體中只有幾個(gè)原子長(zhǎng)度，而在另一種半導(dǎo)體中卻為幾個(gè)擴(kuò)散長(zhǎng)度原子長(zhǎng)度，而在另一種半導(dǎo)體中卻為幾個(gè)擴(kuò)散長(zhǎng)度同質(zhì)方法同質(zhì)方法p p型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和n n型半導(dǎo)體接觸型半導(dǎo)體接觸pnnpnp 型型半半導(dǎo)導(dǎo)體體的的空空穴穴向向 型型區(qū)區(qū)擴(kuò)擴(kuò)散散形形成成負(fù)負(fù)的的空空間間電電荷荷層層型型半半導(dǎo)導(dǎo)體體的的電電子子向向 型型區(qū)區(qū)擴(kuò)擴(kuò)散散形形成成正正的的空空間間電電荷荷層層自自

14、建建電電場(chǎng)場(chǎng)方方向向從從 型型指指向向 型型阻阻止止擴(kuò)擴(kuò)散散平平衡衡，兩兩邊邊半半導(dǎo)導(dǎo)體體的的費(fèi)費(fèi)米米能能級(jí)級(jí)相相同同第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電 電電荷荷分分布布自自建建電電場(chǎng)場(chǎng)分分布布求求出出電電位位的的分分布布泊泊松松方方程程空空穴穴的的勢(shì)勢(shì)能能結(jié)結(jié)寬寬求求出出求求出出電電子子的的勢(shì)勢(shì)能能結(jié)結(jié)電電容容 這時(shí)，空間電荷層具有一定的厚度，其厚度與接觸這時(shí)，空間電荷層具有一定的厚度，其厚度與接觸類型和材料而異，通常是微米數(shù)量級(jí)。兩邊存在電位類型和材料而異，通常是微米數(shù)量級(jí)。兩邊存在電位差，其中電荷分布與電位關(guān)系服從泊松方程，由差，其中電荷分布與電位關(guān)系服從泊松

15、方程，由第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電pn0 x xd 空間電荷層空間電荷層dqnaqn x0dv0 x xd 電位分布電位分布vxcevefecevefege能級(jí)圖能級(jí)圖pn第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電 在反向連接情況下，耗盡層（空間電荷層）加寬，在反向連接情況下，耗盡層（空間電荷層）加寬，幾乎沒有多數(shù)載流子電流。但是，這時(shí)對(duì)于幾乎沒有多數(shù)載流子電流。但是，這時(shí)對(duì)于p p型半導(dǎo)型半導(dǎo)體中少數(shù)載流子空穴來(lái)說(shuō)卻是正向連接，形成少數(shù)載體中少數(shù)載流子空穴來(lái)說(shuō)卻是正向連接，形成少數(shù)載流子的電流（流子的電流（a a數(shù)量級(jí)）數(shù)量級(jí)）飽和電流

16、飽和電流 在正向連接情況下，耗盡層變窄，多數(shù)載流子形成在正向連接情況下，耗盡層變窄，多數(shù)載流子形成大電流（大電流（mama數(shù)量級(jí)）。這時(shí)，外加電流與自建電場(chǎng)方數(shù)量級(jí)）。這時(shí)，外加電流與自建電場(chǎng)方向相反，所以多數(shù)載流子的飄移電流減小，而擴(kuò)散電向相反，所以多數(shù)載流子的飄移電流減小，而擴(kuò)散電流不變，因而流經(jīng)流不變，因而流經(jīng)p-np-n結(jié)的凈電流是擴(kuò)散電流。結(jié)的凈電流是擴(kuò)散電流。下面建立流過(guò)下面建立流過(guò)p-np-n結(jié)的電流密度（正向連接）公式：結(jié)的電流密度（正向連接）公式：p p接負(fù)，接負(fù)，n n接正接正電流很?。ǚQ為反向連接）電流很小（稱為反向連接）p p接正，接正，n n接負(fù)接負(fù)電流很大（稱為正向

17、連接）電流很大（稱為正向連接）p-np-n結(jié)具有整流特性：結(jié)具有整流特性：第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電（）平衡狀態(tài)下（）平衡狀態(tài)下c pevefecnevefep型型型型 nnpp pn np 0 nn pp pp （）（）加正電壓加正電壓v v下下c pevecnevep型型型型 nnpp pn np nn fnef peqv0qv 第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電()exp()fteef eak 波波爾爾茲茲曼曼分分布布cnpcnfnette-ee -enaexp(-)dektaexp(-)kk 電子處于能量為電子處于能量為e

18、 e的狀態(tài)幾率為：的狀態(tài)幾率為：在在p-np-n結(jié)的結(jié)的n n型材料一邊，導(dǎo)帶中的電子數(shù)：型材料一邊，導(dǎo)帶中的電子數(shù)：cn00fnnette-enaexp(-)den exp(-)kk 其中具有能量其中具有能量的電子數(shù)為：的電子數(shù)為：cn0ee 第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電0pnntn =nn exp(-)k 0cpcneeeqv 00exp()exp()cpcnfnneeqvqveenadenktkt 若在若在p p型半導(dǎo)體上加以正電壓型半導(dǎo)體上加以正電壓v v，則其費(fèi)米能級(jí)下降，則其費(fèi)米能級(jí)下降qvqv。在這種情況下，雖然在這種情況下，雖然 不變，不變，但

19、是，在但是，在n n型半導(dǎo)體一邊具有能量為型半導(dǎo)體一邊具有能量為的電子數(shù)的電子數(shù)n nn n不再是平衡狀態(tài)下的不再是平衡狀態(tài)下的n nn n，而是，而是因此有：因此有：在平衡狀態(tài)下，可移動(dòng)的載流子處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。在平衡狀態(tài)下，可移動(dòng)的載流子處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。p p型半導(dǎo)體導(dǎo)帶中的電子數(shù)型半導(dǎo)體導(dǎo)帶中的電子數(shù)應(yīng)當(dāng)?shù)扔趹?yīng)當(dāng)?shù)扔趎npn和和nn第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電0()exp()(exp1)nnpnqvjqb nnqbnktkt 0exp()(exp1)ppqvjqb pktrt 因此，在界面兩邊產(chǎn)生電子密度差（因此，在界面兩邊產(chǎn)生電子密度差（nn-npn

20、n-np）, ,電子從電子從n n型區(qū)向型區(qū)向p p型區(qū)擴(kuò)散，從而產(chǎn)生從型區(qū)擴(kuò)散，從而產(chǎn)生從p p型區(qū)向型區(qū)向n n型型區(qū)的擴(kuò)散電流，其電流密度為：區(qū)的擴(kuò)散電流，其電流密度為：與此類似有：與此類似有： 式中：式中：0 0是電子從是電子從n n區(qū)到區(qū)到p p區(qū)（或者空穴要從區(qū)（或者空穴要從p p區(qū)區(qū)到到n n區(qū)）需要越過(guò)的一個(gè)勢(shì)壘高度，這個(gè)勢(shì)壘就是區(qū)）需要越過(guò)的一個(gè)勢(shì)壘高度，這個(gè)勢(shì)壘就是p-np-n結(jié)空間電荷區(qū)所形成的電勢(shì)差結(jié)空間電荷區(qū)所形成的電勢(shì)差vdvd與電子電荷的與電子電荷的乘積，而乘積，而vdvd稱為稱為p-np-n結(jié)的接觸電勢(shì)差，其值為：結(jié)的接觸電勢(shì)差，其值為： 第第1010講講 第第

21、4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電d021,tqaddn nrtv qvnqn ：溫溫度度, , ：電電子子電電荷荷133103.2.5 10,0.321.5 10,0.71.tadaddididididannnnvb nvncmvvncmvvcnv 與與，有有關(guān)關(guān)， 對(duì)對(duì)于于gege（鍺鍺）： 對(duì)對(duì)于于sisi（硅硅）：溫溫度度 越越高高， 愈愈大大式中：式中：n nd d和和n na a分別為分別為n n區(qū)和區(qū)和p p區(qū)的凈雜質(zhì)濃度區(qū)的凈雜質(zhì)濃度 n ni i：為半導(dǎo)體的本證載流子濃度：為半導(dǎo)體的本證載流子濃度接觸電勢(shì)差接觸電勢(shì)差vdvd的大小由下述三方面決定：的大小由下述三方面決定

22、：第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電 薄膜薄膜p-np-n結(jié)二極管結(jié)二極管窄二極管，窄二極管，p,np,n區(qū)很薄，其區(qū)很薄，其厚度遠(yuǎn)小于少數(shù)載流子的擴(kuò)散度，這表示在厚度遠(yuǎn)小于少數(shù)載流子的擴(kuò)散度，這表示在p-np-n結(jié)結(jié)兩邊，在結(jié)與歐姆兩邊，在結(jié)與歐姆接觸（電極的）之間不發(fā)生電子接觸（電極的）之間不發(fā)生電子與空穴的復(fù)合。與空穴的復(fù)合。0(exp1)qvjjkt0j jv第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電（2 2）異質(zhì)結(jié)）異質(zhì)結(jié)以以n-nn-n型同型異質(zhì)結(jié)為例型同型異質(zhì)結(jié)為例假設(shè)兩種假設(shè)兩種n n型半導(dǎo)體的逸出功分別為型半導(dǎo)體的逸出功分別為1

23、 1和和2 2，親和能分別為親和能分別為x x1 1和和x x2 2，且，且1 12 2 和和x x1 1x s s時(shí)，形成整流接觸時(shí)，形成整流接觸 當(dāng)當(dāng)m m s s時(shí)，時(shí)， 接觸后，半導(dǎo)體界面層中的電子流向金屬，接觸后，半導(dǎo)體界面層中的電子流向金屬，該層中留下帶正電的施主；該層中留下帶正電的施主；半導(dǎo)體導(dǎo)帶上彎半導(dǎo)體導(dǎo)帶上彎第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電（a）接觸前）接觸前fmecefseves m s n型型金屬金屬cefen型型金屬金屬ms msdqv()()msss（b）接觸前）接觸前空間電荷層空間電荷層第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電

24、金屬薄膜的導(dǎo)電 金屬內(nèi)電子很多，盡管半導(dǎo)體中的電子流向了金屬，金屬內(nèi)電子很多，盡管半導(dǎo)體中的電子流向了金屬，但這點(diǎn)電子數(shù)對(duì)金屬來(lái)說(shuō)增加不顯然，如同大杯水中但這點(diǎn)電子數(shù)對(duì)金屬來(lái)說(shuō)增加不顯然，如同大杯水中增加一兩滴水一樣。因此，金屬一側(cè)沒有空間電荷層，增加一兩滴水一樣。因此，金屬一側(cè)沒有空間電荷層，即沒有電位差。全部電位變化都發(fā)生在半導(dǎo)體的界面即沒有電位差。全部電位變化都發(fā)生在半導(dǎo)體的界面層中，并具有整流性。層中，并具有整流性。 第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電feqv()dqv v msj通向通向fe msnn dqvn型型fe0mv 0sv (a)(a) n型型0

25、mv svv mnmsnn sn (b)(b) n型型0mv svv mnmsnn sn smj阻向阻向qv()dqv v (c)(c)第第1010講講 第第4 4章章 金屬薄膜的導(dǎo)電金屬薄膜的導(dǎo)電 mssmjk nn 且（且（n ns s- n- nm m）0 0 半導(dǎo)體中電子流向金屬，半導(dǎo)體中電子流向金屬，或者說(shuō)從金屬到半導(dǎo)體的靜電流密度為：或者說(shuō)從金屬到半導(dǎo)體的靜電流密度為：（a a）在平衡狀態(tài)下，）在平衡狀態(tài)下，n nm m=n=ns s靜電流為零靜電流為零（b b）半導(dǎo)體上加一負(fù)電壓（）半導(dǎo)體上加一負(fù)電壓（-v-v），半導(dǎo)體中），半導(dǎo)體中 電子的能位上升電子的能位上升 ns smmsjk nn (c) (c) 半導(dǎo)體上加正電壓半導(dǎo)體上加正電壓(+v),(+v),半導(dǎo)體中電子的能半導(dǎo)體中電子的能 位下降位下降且（且（n nm m-n-ns s）0,0,金屬中電子流向半導(dǎo)體，或者說(shuō)從半導(dǎo)體到金屬中電子流向半導(dǎo)體，或者說(shuō)從半導(dǎo)體到金屬的靜電流密度為：金屬的靜電流密度為：并且：并且：v vn ns sj jm