電子工程物理基礎v1.15-22014

1、電子工程物理基礎（5）,唐潔影東南大學電子科學與工程學院,第5章 半導體中電子的控制,5.1 半導體與外界作用,5.2 半導體與半導體,5.3 半導體與金屬,5.4 半導體與絕緣體,5.3 半導體與金屬（metal-semiconductor contact）,功函數(shù),,,,電子親和能,1. 能帶圖,(1) M-S(n型), Wm>Ws,n型阻擋層,電子耗盡,(2) M-S(n型) , Wm<Ws,n型反阻擋層,(3)

2、M-S(p型) , Wm<Ws,p型阻擋層,空穴耗盡,(4) M-S(p型) , Wm >Ws,p型反阻擋層,P型半導體的價帶電子向金屬一側(cè)轉(zhuǎn)移,n型阻擋層,p型阻擋層,n型反阻擋層,p型反阻擋層,,肖特基勢壘,高導層,整流接觸,,非整流接觸,歐姆接觸?,電子耗盡,空穴耗盡,勢壘高度隨外加正電壓的增加而降低,因此由半導體流向金屬的凈電子流增加,且按指數(shù)增加。,,金-半接觸平衡時,金-半接觸非平衡時,凈電流=0,（對阻擋

3、層而言）,（1）加正電壓（削弱內(nèi)建電場）,2. 整流特性,jm-s=js-m,js-m>jm-s,以n型阻擋層為例（金屬接“+”）,（2）加反向電壓（金屬接“－”）,,,,,,勢壘高度隨外加反電壓的增加而身升高,因而從半導體到金屬的電子減少,反向電流變大，主要由金屬到半導體的電子流構(gòu)成。,反向電流jm-s-js-m,反向電壓繼續(xù)增大，致使js-m近似為零，反向電流趨于飽和。,jm-s恒定不變,,js-m,加反向電壓,,肖特基結(jié)具有

4、整流特性,3.肖特基勢壘二極管,(1) 結(jié)構(gòu),,光刻產(chǎn)生的陡削的邊沿,Si-SiO2界面存在正固定電荷,,拐角處有過量的電流,(2)與p-n結(jié)二極管的比較,主要特點是:,1.SDB是多數(shù)載流子器件,而p-n結(jié)二極管電流取決于非平衡少數(shù)載流子的擴散運動.,2. p-n結(jié)二極管中,少數(shù)載流子注入造成非平衡載流子在勢壘區(qū)兩側(cè)界面的積累,外加電壓變化,電荷積累和消失需有一弛豫過程(電荷存儲效應),嚴重影響了p-n結(jié)二極管的高頻性能.SDB器件不

5、發(fā)生電荷存儲現(xiàn)象,使得它在高頻、高速器件中有重要作用。,邊擴散邊復合,3.SDB的正向開啟電壓比p-n的低；而反向飽和電流比p-n的大。這是因為多數(shù)載流子電流遠高于少數(shù)載流子電流。,,Vt,p-n,SDB,(Js)SDB >> (Js)p-n,4.歐姆接觸（Ohmic Contact）,由于表面態(tài)的影響，難以通過選擇金屬的功函數(shù)來實現(xiàn)歐姆接觸（理論上說，WmWps可形成反阻擋層）。,在生產(chǎn)實際中，主要是利用隧道效應的原

6、理在半導體上制造歐姆接觸。采用重摻雜半導體與金屬接觸。,從電學上講，理想的歐姆接觸的接觸電阻應當很小，同時還應具有線性的和對稱的電流—電壓關系。,n型反阻擋層,p型反阻擋層,（1）表面態(tài)對接觸勢壘的影響,三.表面態(tài),表面的硅原子存在不飽和鍵（懸掛鍵）。,晶體缺陷或吸附原子,引起表面態(tài),施主型,受主型,表面能態(tài)被電子占據(jù)時呈電中性，施放電子后呈正電性。,表面能態(tài)空著時呈電中性，接受電子后呈負電性。,硅表面存在懸掛鍵,在半導體的表面，由于存