半导体物理学-Chapter7

第七章金属和半导体的接触QUST半导体物理半导体物理基础第七章9.1金半接触的能带图9.2金半接触的整流输运理论9.3少子注入和欧姆接触QUST半导体物理半导体物理基础第七章9.1金半接触的能带图9.1.1功函数和半导体电子亲合能金属功函数：－真空能级与金属费米能级之差电子亲和能χ：真空能级与导带底之差E0：真空能级真空中静止电子的能量EnscFnWEEE半导体功函数：金属与半导体接触？？？QUST半导体物理半导体物理基础第七章9.1.2接触电势差D1（WmWs）肖特基势垒D→0D接触电势差表面势：半导体表面和体内的电势差电子阻挡层电子反阻挡层空穴反阻挡层空穴阻挡层D=0sDnmsnmqqVEWWEWQUST半导体物理半导体物理基础第七章9.1.3表面态对接触势垒的影响χqφnsqφ0qVDEcEgEvEnEFWSχqφnsqVDEcEFSWmEFm－施主表面态、受主表面态－高表面态钉扎qφnsqVDEcEF接触前qφnsqVDEcEFWmDWm-WS接触电势差完全落在间隙上紧密接触极限情况sDnmsnmqqVEWWEWDF0gn0qVEqEEqQUST半导体物理半导体物理基础第七章9.2.2势垒区的电势分布－n型半导体泊松方程9.2金半接触的整流输运理论阻挡层：高阻，整流反阻挡层：低阻，欧姆整流欧姆欧姆整流9.2.1整流作用QUST半导体物理半导体物理基础第七章*肖特基接触的势垒电容施加反向偏压V时平行板电容与单边突变p-n结相同QUST半导体物理半导体物理基础第七章9.2.3扩散理论－适用于势垒宽度电子平均自由程，即lnd同时考虑势垒区扩散和漂移电流QUST半导体物理半导体物理基础第七章积分当-q（VD+V)kT,被积指数函数随x急剧减小。主要取决于x=0附近的电势值QUST半导体物理半导体物理基础第七章平衡态近似积分QUST半导体物理半导体物理基础第七章－适用于势垒宽度电子平均自由程JSDQUST半导体物理半导体物理基础第七章9.2.4热电子发射理论－适用于势垒宽度电子平均自由程lnd单位体积中，v-v+dv范围内的电子数32*1223002expexp2ncFccmEEEEdnEEdEkTkT单位体积中，E-E+dE范围内的电子数32**220004exp22nnmmdnndkTkT*212cnEEm00expccEEnNkTQUST半导体物理半导体物理基础第七章单位体积，速度空间电子的分布实空间单位面积，单位时间，速度vx(0)的电子都可以到达金半界面，其数目为可以越过势垒电子的能量要求vx积分限:vx0→+∞vy积分限:-∞→+∞电流密度vz积分限:-∞→+∞QUST半导体物理半导体物理基础第七章vx:vx0→+∞；vy:-∞→+∞；vz:-∞→+∞－半导体到金属的电子流依赖于电压QUST半导体物理半导体物理基础第七章－金属到半导体的电子流基本不依赖于电压Jm→s：常数V=0,J=0QUST半导体物理半导体物理基础第七章9.2.5镜像力影响电子总电势能由此，镜像力所引起的势垒降低量随反向电压的增加而缓慢的增大，当反向电压很高时，势垒的降低变得明显，镜像力的影响才显得重要。QUST半导体物理半导体物理基础第七章9.2.6隧道效应影响临界厚度xcxcd可见，镜像力和隧道效应引起的势垒降低量随反向电压的增大而缓慢增大，当反向电压较高时势垒的降低变得明显。因此，这两者对反向特性影响比较显著。QUST半导体物理半导体物理基础第七章9.2.7pn结和肖特基势垒二极管QUST半导体物理半导体物理基础第七章9.3少子注入和欧姆接触9.3.1少子注入V=0(平衡态)空穴扩散与电场抵消V0(正偏)空穴扩散主导x=d少子注入比QUST半导体物理半导体物理基础第七章9.3.2欧姆接触金属－重掺杂半导体接触ND=1019cm-3d~102Å电子隧穿通过势垒区ND1QUST半导体物理半导体物理基础第七章1线性I-V,正反向对称2重掺杂接触电阻很小1*20122expDcnrDVRmN