第十四章 MS接触和肖特基二极管ppt课件.ppt

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1、第七章金属-半导体的接触7.1金属半导体接触及其能带图7.2金属半导体接触的整流理论7.3少数载流子的注入和欧姆接触7.1金属和半导体接触及其能带图金属N型半导体金属和n型半导体的能带图WmWs一、金属和半导体的功函数真空能级E0:电子完全脱离材料本身的束缚所需最小能量功函数：从费米能级到真空能级的能量差电子亲和势：从导带底到真空能级的能量差7.1金属和半导体接触及其能带图金属的功函数半导体的亲和势半导体的功函数7.1金属和半导体接触及其能带图元素功函数eVAl4.28Ag4.26Au5.1Mo4.6Ni

2、5.15Pt5.65Ti4.33W4.55元素亲和势（eV)Si4.05Ge4.13GaAs4.07AlAs3.57.1金属和半导体接触及其能带图金属N型半导体金属和n型半导体接触前的平衡态能带图WmWs7.1金属和半导体接触及其能带图画能带图的步骤：1.画出包括表面在内的各部分的能带图2.使图沿垂直方向与公共的E0参考线对齐，并通过公共界面把图连起来3.不改变半导体界面能带的位置，向上或向下移动半导体体内部分的能带，直到EF在各处的值相等4.恰当地把界面处的Ec,Ei,Ev和体内Ec,Ev,Ei连接起来

3、5.去除不重要的线7.1金属和半导体接触及其能带图接触形成后瞬间处于平衡态的能带电子从S流向M没有势垒，反之，仅有一小的势垒在两个方向都存在电子流动的势垒二、接触电势差qVD7.1金属和半导体接触及其能带图金属中的电子向半导体中运动存在势垒ns叫做肖特基势垒。半导体导带中的电子向金属中移动存在势垒qVD，VD就是半导体内的内建电势例1：金属W与n型半导体Si接触，Si的掺杂浓度ND=1016cm-3,温度T=300K，求：（1）肖特基势垒高度（2）半导体内的内建电势解：(1)W的功函数：Wm=4.55e

4、V,Si:=4.05eVns=Wm-=4.55-4.05=0.50eV(2)qVD=Wm-Ws=ns-En外加电压后，金属和半导体的费米能级不再相同，二者之差等于外加电压引起的电势能之差。金属一边的势垒不随外加电压而变，即ns不变半导体一边，加正偏，势垒降低为VD-VA反偏势垒变高为：VD+VR7.1金属和半导体接触及其能带图Wm>Ws，整流接触正偏7.1金属和半导体接触及其能带图MS+反偏7.1金属和半导体接触及其能带图肖特基二极管Wm

5、A>0,就会有很大的正向电流反偏：电子从金属流向半导体会遇到小的势垒，反偏电压VR大于零点几伏，势垒就会变为0，在相对较小的反偏电压下，会有很大的电流。且电流不饱和结论：WmWs

6、整流接触欧姆接触Wm

7、接受电子后呈负电，称为受主型表面态。7.1金属和半导体接触及其能带图7.1金属和半导体接触及其能带图7.1金属和半导体接触及其能带图表面态存在一个距离价带顶为q0的中性能级：电子正好填满q0以下的所有表面态时，表面呈电中性；q0以下的表面态空着时，表面带正电，呈施主型；q0之上的表面态被电子填充时，表面带负电，呈现受主型。对于大多数半导体，q0约为禁带宽度的三分之一。7.1金属和半导体接触及其能带图假设在n型半导体表面存在表面态：当EF低于q0时，q0之下有一些态是空着的，表面呈正电，这些正

8、电荷和金属表面的负电荷所形成的电场在金属和半导体之间的微小间隙中产生电势差，所以半导体的耗尽层中需要较少的电离施主来平衡。结果自建势被显著降低，金属一边的势垒也降低。7.1金属和半导体接触及其能带图半导体费米能级EF高于q0，则在q0和EF之间的能级基本上被电子填满，表面带负电。这样半导体表面附近必定出现正电荷，成为正的空间电荷区，结果形成电子的势垒，并使ns增加。外加偏压对两种MS结构的影响7.2金属和半导体接触的整流