金属和半导体的接触课件.ppt

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1、第六章金属和半导体的接触Metal-SemiconductorContact§6.1金属-半导体接触和能带图§6.2金-半接触整流理论§6.3少数载流子的注入和欧姆接触1、金属与半导体形成的肖持基接触和欧姆接触，阻挡层与反阻挡层的形成；2、肖特基接触的电流—电压特性——扩散理论和热电子发射理论，即肖特基势垒的定量特性3、欧姆接触的特性。两个要点：①功函数和禁带宽度的不同金属/半导体接触能带图的变化；②肖特基接触的整流特性即电流－电压I-V特性。一、金属和半导体的功函数Wm、Ws1、金属的功函数Wm电子由金属内部

2、逸出到表面外的真空中所需要的最小能量。E0(EF)mWmE0为真空中电子的能量，又称为真空能级。金属铯Cs的功函数最低1.93eV，Pt最高为5.36eV§6.1金属-半导体接触和能带图2、半导体的功函数WsE0与费米能级之差称为半导体的功函数。用Χ表示从Ec到E0的能量间隔：称χ为电子的亲和能，它表示要使半导体导带底的电子逸出体外所需要的最小能量。Ec(EF)sEvE0χWsEn①N型半导体：式中：②P型半导体：式中：Note:半导体的费米能级随杂质浓度变化，所以，Ws也和杂质浓度有关。二、金属与半导体的接触及

3、接触电势差1.阻挡层接触设想有一块金属和一块N型半导体，并假定金属的功函数大于半导体的功函数，即：（1）即半导体的费米能EFs高于金属的费米能EFm金属的传导电子的浓度很高，1022～1023cm-3半导体载流子的浓度比较低，1010～1019cm-3金属n半导体E0xWsEFsEcEnWmEFmEv金属半导体接触前后能带图的变化：WmEFmWsE0EcEFsEv接触前接触前，半导体的费米能级高于金属（相对于真空能级），半导体导带的电子有向金属流动的趋势接触时(导线连接)，费米能级一致，在两类材料的表面形成电势差

4、Vms。接触电势差：E0xWsEFsEcEnWmEFmEv-qVms------紧密接触时，形成空间电荷区，接触电势差降落在空间电荷区:半导体一边的势垒高度为：金属一边的势垒高度为：半导体体内电场为零，在空间电荷区电场方向由内向外，半导体表面势Vs＜0金属一边的势垒高度为：VsEFEvqVDEc内建EχWmEFEvqVDEc内建EχWm在势垒区，空间电荷主要由电离施主形成，电子浓度比体内小得多，是一个高阻区域，称为阻挡层。电子必须跨越的界面处势垒通常称为肖特基势垒（Schottkybarrier)金属与N型半导体

5、接触时，若Wm>Ws，电子向金属流动，稳定时系统费米能级统一，在半导体表面一层形成正的空间电荷区，能带向上弯曲，形成电子的表面势垒。EcEFEnqVdEv金属和p型半导体Wm

6、电离受主形成，其多子浓度比体内小得多，是一个高阻区域，在这个区域能带向上或向下弯曲形成电子或空穴的阻挡。金属与N型半导体，Wm>Ws金属与P型半导体,Wm0，能带向下弯曲。（1）金属与N型半导体接触WmEFmWsE0EcEFsEvEEcEFsEv在半导体表面，相当有个电子的势阱(积累区)，多子电子的浓度比体内大得多，是一个高电导区，即电子反阻挡层。（2）金属与P型

7、半导体接触金属与P型半导体接触时，若Wm>Ws，空穴将从金属流向半导体表面，在半导体表面形成正的空间电荷区，电场方向由体内指向表面，Vs<0，能带向上弯曲WmWsEFsEFmEvEcE0接触后：xdEcEFEvE这里空穴浓度比体内大得多，因而是一个高电导的区域，称之为反阻挡层，即空穴反阻挡层。N型P型Wm>Ws阻挡层反阻挡层Wm

8、（高电导区）金属与n半导体的接触Wm>WsWm