第八章半导体表面与MIS结构ppt课件.ppt

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1、半导体物理SemiconductorPhysics李德昌西安电子科技大学理学院理想MIS结构：（1）Wm=Ws；（2）绝缘层内无电荷,且绝缘层不导电；（3）绝缘层与半导体界面处不存在界面态。§7.1表面电场效应第八篇半导体表面与MIS结构Semiconductorsurfaceandmatal-insulator-semiconductorstructureCoCsMIS结构等效电路VG=0时,理想MIS结构的能带图Ev1Ec1EiEvEcEFsEFm如果VG>0:dx0+VGp型半导体表面感生一个荷负电的空间电荷层空间电荷层内的能带发生弯曲qVsEcEvEF表面电势（1）多子积累特征：1

2、）能带向上弯曲并接近EF；EFmEFsEcEvEiQsQmxVG<02）多子（空穴）在半导体表面积累，越接近半导体表面多子浓度越高。1、空间电荷层及表面势(2)平带特征：半导体表面能带平直。VG=0EFmEFsEcEvEi（3）耗尽特征：1）表面能带向下弯曲；EFmEFsEcEvEiVG≥0QmQsx2）表面上的多子浓度比体内少得多，基本上耗尽，表面带负电。（4）反型特征：1）Ei与EF在表面处相交（此处为本征型）；2）表面区的少子数>多子数——表面反型；3）反型层和半导体内部之间还夹着一层耗尽层。2、理想MIS结构的电容效应VG=Vs+Vo(2)（1a）表面电场分布Es3、表面空间电荷层

3、的电场、电势和电容（1c）表面电容Cs（1b）表面电荷分布Qs（1）多子积累时：Vs<0,Qs>0讨论：/Qs/Vs(2)平带：Vs=0（3）耗尽：Vs>0xdqVsqqVBqVs(4)反型根据Boltzmann统计：开启电压VT：使半导体表面达到强反型时加在金属电极上的栅电压就是开启电压.临界强反型时：强反型后：Vs》VB，且qVs》k0T（1）、多子积累时：（1）当/Vs/较大时，有CCo半导体从内部到表面可视为导通状态；C/Co（2）当/Vs/较小时，有C/Co<1。§7.2MIS结构的C-V特性(2)平带状态特征：归一化电容与衬底掺杂浓度NA和绝缘层厚度do有关。do绝缘层厚度（

4、3）耗尽状态（4）强反型后：A、低频时B、高频时结论（1）半导体材料及绝缘层材料一定时，C-V特性将随do及NA而变化；（2）C-V特性与频率有关3、金属与半导体功函数差Wms对MIS结构C-V特性的影响例：当Wm0Wm-Ws=q（Vms+Vi）≒qVms例：Wm

5、14、绝缘层电荷对MIS结构C-V特性的影响（1A）假设在SiO2中距离金属-SiO2界面x处有一层正电荷金属SiO2半导体do假定Wm=Ws讨论：恢复平带的方法：半导体绝缘层金属doVG<0使能带恢复平直的栅电压平带电压VFB2（2）一般情况：正电荷在SiO2中有一定的体分布实际MIS结构的开启电压：§7.3Si-SiO2系统的性质1、可动离子特点：半径较小，带正电，具有热激活的特点。如：Na+、K+、H+2、固定电荷位于距Si-SiO2界面约30埃以内，主要是Si-SiO2界面附近的过剩Si+。3、界面态存在于Si-SiO2界面离Si表面3-5埃内。分为施主界面态和受主界面态。4、陷阱

6、电荷特点：通常不带电。§7.4表面电导1、表面电导垂直于表面方向的电场表面电导半导体物理SemiconductorPhysics李德昌西安电子科技大学理学院