高二物理競賽反阻擋層接觸課件

反阻擋層接觸

反阻擋層接觸金屬與N型半導(dǎo)體接觸時，若Wm<Ws,電子將從金屬流向半導(dǎo)體，在半導(dǎo)體表面形成負的空間電荷區(qū)，電場方向由表面指向體內(nèi)，Vs>0，能帶向下彎曲。（1）金屬與N型半導(dǎo)體接觸WmEFmWsE0EcEFsEvEEcEFsEv在半導(dǎo)體表面，相當(dāng)有個電子的勢阱(積累區(qū))，多子電子的濃度比體內(nèi)大得多，是一個高電導(dǎo)區(qū)，即電子反阻擋層。（2）金屬與P型半導(dǎo)體接觸

金屬與P型半導(dǎo)體接觸時，若Wm>Ws，空穴將從金屬流向半導(dǎo)體表面，在半導(dǎo)體表面形成正的空間電荷區(qū)，電場方向由體內(nèi)指向表面，Vs<0，能帶向上彎曲WmWsEFsEFmEvEcE0接觸后：xdEcEFEvE在半導(dǎo)體表面，相當(dāng)有個空穴的勢阱(積累區(qū))，這里空穴濃度比體內(nèi)大得多，因而是一個高電導(dǎo)的區(qū)域，即空穴反阻擋層。N型P型Wm>Ws阻擋層反阻擋層Wm<Ws反阻擋層阻擋層上述金-半接觸模型即為Schottky模型Note:反阻擋層是很薄的高電導(dǎo)層，對半導(dǎo)體和金屬的接觸電阻的影響很小。能帶向上彎曲能帶向下彎曲（高阻區(qū)）（高電導(dǎo)區(qū)）（高阻區(qū)）（高電導(dǎo)區(qū)）金屬與N半導(dǎo)體的接觸Wm>WsWm<WsE0cWsEFsEcEnWmEFmEvE0cqVDEFsEcEnWmEFmEvqfnsEE0cqVDEFsEcEnWmEFmEvc-WmWs-Wm=qVDEE0cWsEFsEcEnWmEFmE0cWsEFsEcEnWmEFmEv金屬與P半導(dǎo)體的接觸Wm>WsWm<WsE0cqVDEFsEcWmEFmEvqfnsEE0cWsEFsEcEnWmEFmEvE0cWsEFsEcEnWmEFmEvE0cWsEFsEcEnWmEFmEvE0cqVDEFsEcWmEFmEvWm-cWs-Wm=qVDE1、施主濃度ND=1017cm-3的n-GaAs，室溫下功函數(shù)是多少？它分別和Al,Au接觸時形成阻擋層還是反阻擋層？GaAs的電子親和能4.07eV,WAl=4.25eV,WAu=4.80eV解：室溫下雜質(zhì)全電離，則：解得En=0.04eV故Ws=4.07+0.04=4.11eVWAu和WAl均大于Ws，所以形成阻擋層例：1017金屬到半導(dǎo)體邊的勢壘高度：實測值大很多：對于同一種半導(dǎo)體材料，親和能c將保持不變，與不同的金屬形成接觸：金屬一邊的勢壘：勢壘高度應(yīng)該隨金屬的不同而變化。但實驗結(jié)果表明不同金屬與半導(dǎo)體接觸勢壘相差很小。問題：原因：半導(dǎo)體表面態(tài)對接觸勢壘的影響表面態(tài)：局域在表面附近的新電子態(tài),它的存在導(dǎo)致表面能級的產(chǎn)生。表面能級：與表面態(tài)相應(yīng)的能級稱為表面能級。理想晶體自由表面－達姆表面能級(1932年)~1015/cm2晶體表面缺陷或吸附原子－附加表面能級表面態(tài)對接觸勢壘的影響半導(dǎo)體表面態(tài)金半接觸勢壘施主型：能級被電子占據(jù)時呈電中性，施放電子后呈正電受主型：能級空時為電中性，而接受電子后帶負電表面態(tài)一般分施主型和受主型：表面態(tài)分布示意圖EFS電子剛好填滿EFS=qΦ0以下的所有表面態(tài)時，表面呈電中性EFS=EcEFEnEvqΦ0qΦ0以下為空，表面帶正電qΦ0以上填充，表面帶負電qΦ0約為禁帶寬度的三分之一在表面態(tài)密度大于1013cm-2，則表面處的費米能級位于禁帶的1/3處（相對于價帶頂），這個位置稱為巴丁極限。設(shè)一個n型半導(dǎo)體的表面存在表面態(tài)。半導(dǎo)體的費米能級EF

高于表面能級EFS，如果EFS以上存在受主表面態(tài)，則會導(dǎo)致如下效應(yīng)：在EF和EFS之間的能級基本被電子填滿，表面帶負電，而表面附近會出現(xiàn)正電荷，形成正的空間電荷區(qū)，形成電子勢壘。金屬半導(dǎo)體接觸前：EFSEcEFEnqVdEvE+++WsχWs=c+En能帶彎曲量qVD=EF-EFS表面態(tài)密度很大時，表面積累很多負電荷，能帶向上彎曲程度越大，表面處EF接近EFS存在表面態(tài)時，Ws由表面性質(zhì)決定不存在表面態(tài)時，EFSEcEFEnqVdEvE+++Wsχ高表面態(tài)密度釘扎(pinned)EFSEcEFEnqVdEvE+++WsχEFSEcEFEnqVdEvE+++WsχEFSEcEFEvEWsχqΦ0電子剛好填滿EFS=qΦ0以下的所有表面態(tài)時，表面呈電中性在EF和EFS之間被電子填滿，表面帶負電，形成正的空間電荷區(qū)，形成電子勢壘。表面態(tài)密度很大時，表面積累很多負電荷，能帶向上彎曲程度越大，表面處EF接近EFS金屬與半導(dǎo)體接觸后，Wm>Ws表面態(tài)提