【半导体物理 | 笔记】第七章金属和半导体的接触

news/2025/10/1 1:52:54/文章来源:https://www.cnblogs.com/TE4BR3K/p/19121993

金半接触及其能级图

功函数

金属功函数$$W_m=E_0-E_{Fm}$$

一个起始能量为费米能级的电子由金属内部逸出到真空所需的最小能量

半导体功函数$$W_s=E_0-E_{Fs}$$

电子亲合能$$\chi=E_0-E_c$$

接触电势差$$V_{ms}$$
内建电势差$$qV_D=W_m-W_s$$

接触使金属和半导体电势发生变化，金属中负的电势使金属部分能级抬升，半导体中正的电势使得半导体部分能级下降（表面处弯曲），使得费米能级平齐

金属一边势垒高度 $$q\phi_{ns}=qV_D+E_n=W_m-\chi$$
半导体一边势垒高度 $$qV_D=-qV_s$$

\[V_s$$:半导体表面势（表面-内部）n型,$$W_m>W_s$$,能带向上弯曲形成阻挡层$$W_m<W_s$$,能带向下弯曲形成反阻挡层p型,$$W_m>W_s$$,能带向上弯曲形成反阻挡层$$W_m<W_s$$,能带向下弯曲形成阻挡层反阻挡层：欧姆接触## 表面态对接触势垒的影响表面能级$$q\phi_0$$（距$$E_v$$）为表面态施主型和受主型临界 $$E_F$$ 钉扎于 $$q\phi_0$$,$$W_s=\chi+E_g-q\phi_0\]

此时接触势垒基本由表面态决定

金半接触整流理论

指阻挡层

定性：加压 $$\pm V$$ 于金属，（半导体侧）电子势垒抬升（下降）为 $$-q[(V_s)_0\pm V]$$

扩散理论

认为耗尽层内电荷均匀分布，适用势垒宽度远大于电子平均自由程

[
J=J_{sD}\left[exp\left(\frac{qV}{k_0 T}\right)-1\right]
]
反向饱和电流
[
J_{sD}(V)\propto \sqrt{V_D-V}
]

热电子发射理论

更依赖温度

阻挡层薄，电子隧穿势垒
[
J=J_{sT}\left[exp\left(\frac{qV}{k_0 T}\right)-1\right]
]
反向饱和电流
[
J_{sT}(T)=A^*T2 exp\left(-\frac{q\phi_{ns}}{k_0 T}\right)
]
其中有效理查逊常数[
A^*=\frac{qm_n*k_0^2}{2\pi2\hbar^3}
]

\[A_0=120\text{A/(cm}^2\cdot\text{K}^2) \]