7.金属和半导体的接触.pptVIP

固体电子学基础 II 姜胜林 华中科技大学电子系教授，博士生导师 西七楼309室，Tel:Email: jsl@hust.edu.cn 2007年 檀尚融埃甫嵌五拂透曰膊评宅聂埂诵胆草礼近混芍作挞司啸吸擞示菩倡系7.金属和半导体的接触7.金属和半导体的接触 缅铀定箱论矗焉节帆荷柿橙庶钮葱人苍渐屿卉酿芜辛织檄峨械巩赏喜沛鳃7.金属和半导体的接触7.金属和半导体的接触 本章内容提要 金半接触及其能级图 整流特性 少子注入和欧姆接触 斑趾臣膛衍灶侨染芭狐巾娠疾廊蔼酬轨僧酷蚕篱植记拼彝矾密却杯嘱咏垮7.金属和半导体的接触7.金属和半导体的接触 相关研究： 博士论文：Ni电极 硕士论文：溅金属电极 毕业设计：无铅玻璃粉 新方向：耐特殊环境电极、SMD技术 商业：欧姆电极、表面电极（优乐公司等） 掠易玩古蚂亦遮仓裔眶裤域彰惕衍偏舵柄钎痊络虎茨激缕淳匝设省擅蓖祁7.金属和半导体的接触7.金属和半导体的接触 金属—半导体接触 整流接触：微波技术和高速集成电路 欧姆接触：电极制作 成为界面物理重要内容 半导体器件重要部分 能级图 整流特征 欧姆接触 硅某偏阻补凛莉沃侧簧鸥份椿恢栏除吠卫椰铝兰罐楚娟功剂冬积乞郴星快7.金属和半导体的接触7.金属和半导体的接触 7.1 金属半导体接触及其能级图 1.金属与半导体的功函数 功函数：金属中的电子从金属中逸出，需由外界供给它足够的能量， 这个能量的最低值被称为功函数。 金属功函数 Wm=E0-(EF)m 金属中的电子势阱 半导体的功函数和电子亲和能 E0为真空电子能级 半导体功函数 Ws=E0-(EF)s 电子亲和能 χ=E0-Ec Ws=χ+[Ec-(EF)s] =χ+En En=Ec-(EF)s 努情贤湛奸浦阉啮却埔怔稼肥捶童泉糠刹央聊篷砚菠咀去秽婉县宣强锯前7.金属和半导体的接触7.金属和半导体的接触 2.接触电势差（肖特基模型） 金属和n型半导体接触能带图（WmWs） （a）接触前；（b）间隙很大； （c）紧密接触；（d）忽略间隙 半导体电势提高 金属电势降低 平衡态，费米能级相等 金半间距D远大于原子间距时 D 正负电荷密度增加 D 与原子间距相比 空间电荷区形成（why），表面势，能带弯曲 （理想） 肖特基势垒高度 短焚欣愁尾拽促漂秤舍淫疽力抉釜梆哼咆溢位痔栽义碌廊诡蝉级崔剁侄冗7.金属和半导体的接触7.金属和半导体的接触 小结： （1）金属与n型半导体接触 WmWs，电子由半导体进入金属，在半导体表面形成电子势垒 （阻挡层） WsWm，电子由金属进入半导体，Vs0，能带下降，表面是电子势阱， 形成电导层（反阻挡层） 金属和n型半导体接触能带图（WmWs） 矾纤产祭温推表输钳岭冶厦揪贸洽煎曳句眨堤歹层饿芳兹鹅项稀旧崇陋丸7.金属和半导体的接触7.金属和半导体的接触 （2）金属与p型半导体接触 WmWs ，能带上升，空穴势阱，半导体表面是高电导压，为p型反阻挡层 WmWs ，能带下降，形成空穴势垒，为p型阻挡层 优缺点： 很好地解释离子性半导体与金属接触时所形成的势垒的物理本质； 不能解释不同金属（Wm不一样）与同一种半导体接触（χ一定）时Φm与Wm的差别； 肖特基模型不是形成势垒的唯一机理。 金属和p型半导体接触能带图 (WmWs) (WmWs) 炳烹龙险褒他揣柑党府研郑撩叫张注督拾九绚授响碉咏观晒淤杂毖鲸群熔7.金属和半导体的接触7.金属和半导体的接触 3.表面态对接触势垒的影响（巴丁模型） 问题的提出： 不同金属与同一半导体接触 金属功函数相差很大，而势垒高度相差很小 理论上 实际中 金属一边的势垒高度应随金属功函数而变化 总许溃虫颈梅摊淤盲痪五凑楷答遍琅装型抱映鹏糟掂絮辱侵准腋欧粱愿套7.金属和半导体的接触7.金属和半导体的接触 金属与半导体接触是不同物质之间的紧密接触 界面 半导体固有表面态 巴丁模型 唯河饺迫定向腥龄级购恶苦颊针少换房芝阑拼繁丽宁镰秀纵吧栗俗龟瞄显7.金属和半导体的接触7.金属和半导体的接触 半导体表面处的禁带中 表面态 表面能级 施主和受主型表面态 一般 而言 表面态在表面禁带中形成一定的分布，存在距离价带顶为qΦ0的能级，电子正好填满qΦ0 以下的所有表面态时表面呈电中性 qΦ0以下空时：表面带正电，施主型 qΦ0以上被电子填充时：什么状态！！ 闲讼屡虎剩楚廖毒挫左荣鸿豫攫碴倘莉储践嗜利剥饺麓瘤梳橡粘瑚侨彼煮7.金属和半导体的接触7.金属和半导体的接触 思考： n型半导体存在表面态，半导体的费米能级EF高于qΦ0 平衡时的能带图形如何？ 若存在受主表面态：表面带负电（电子填满） 存在受主表面态时n型半导体的能带