金属-半导体结——概述导言结构—我们要讨论什么性能.PDFVIP

第二讲：金属-半导体结——概述 l 导言 结构—我们要讨论什么？ 性能—电阻，整流 l 热平衡状态下的能带图 理想结——没有表面态 实际结——有表面态和费米能级锁定 l 施加偏压（i-v 和c-v ） 正向偏差，电流 1 ，一般解释；2 ，热离子发射理论 3，漂移扩散理论；4 ，实际结 反向偏移，象力降低 整流动力学 1 ，阶跃响应；2 ，高频响应 l 应用 欧姆触点 掺杂分布 旁路二极管 场效应晶体管 （金属半导体场效应晶体管） 紫外光电二极管 金属-半导体结——结构 结构很简单 但 是非常有趣，重要，而且有用 金属-半导体结——势垒基础 l 接触面上静电势垒的发展 我们最初认为没有表面态，也就是说，表面有大量波带 l 隔离状态的能带图 分离的金属和半导体；两 者互不影响 真空基准面是相等的。 两种材料的都是中性的。 注意 Φ（功函数）和Χ（电 子亲合势）的定义 金属-半导体结——势垒基础 l 金属和半导体是电短接的 这种短接使各处具有相同的费米能级 这种组合总体呈电中性，但是随着两者的费米能级达到相等前，电子从半导体流 向金属，两种材料都带有电荷。半导体的表面会产生轻微的电子损耗，损耗会随着两 种材料接近而增大。 金属-半导体结——势垒基础 l 短接的金属和半导体是接触的 随着两者的间距减小至零，耗尽区增大。 对最终的耗尽区宽度的要求是能够支持等于固有电势b (= -s)的电势差。 总体结构是电中性的，但是现在在金属和半导体之间存在一个偶极层 我们采用耗尽近似来表示这个模型。 金属-半导体结——势垒基础 l 耗尽近似 金属中的电荷被近似看作是表面的电荷面密度，半导体中的电荷则用一个宽 为XD 的完全耗尽层来近似 电中性要求：Q* = -qNDXD 注意我们考虑的是电荷面密度，Coul/cm^2 l 耗尽近似（续） 将被介电常数分开的电荷进行积分，即得到电场： E(x) =∫[r(x)/e] dx 我们得到： 耗尽近似（续） 对电场积分我们得到静电势： Φ(x) = - ∫ E(x) dx 我们得到： X=0处，要满足连续Φ(x)连续，我们得到耗尽 层宽度为： 至此，上图已经完全确定。 实际半导体表面——表面态 l 表面态 在半导体的表面会有附加能态，其原因是周期点阵在表面结束，使得许多 键没有得到满足。 这些表面态有很高的密度，在能带隙中有很窄的能量分