Рассчитать концентрацию носителей заряда в заданном полупроводнике для создания омического контакта к металлу.
Концентрация
примесей
м-3
Ширина области пространственного заряда:
м
где ε = 14.6 – диэлектрическая проницаемость полупроводника InAs.
Дж
Для реализации туннельного эффекта необходимо, чтобы область пространственного заряда W была много меньше ширины барьера a, которая определяется из формулы:
Определим тепловую скорость движения эффективных электронов в полупроводнике:
Кинетическая энергия:
Дж
Примем
D = 0.1
Вывод: Так как рассчитанная толщина области пространственного заряда барьера W превышает ширину барьера a, то условие W ≪ a, необходимое для туннельного перехода, не выполняется. Следовательно, формирование омического контакта невозможно.
Сделать выводы и дать рекомендации по применению исследуемого контакта металл-полупроводник
Железо Fe в чистом виде представляет собой тяжёлый металл серого цвета. Его кристаллическая решётка характеризуется кубической формой с объемноцентрированной структурой (ОЦК-решётка), с параметром решётки a = 2.87 × 10⁻¹⁰ м. Теория свободных электронов не применима к железу, как и понятие ферми-газа, что подтверждается расчётом: сфера Ферми касается зоны Бриллюэна, но не полностью в неё вписывается. При увеличении температуры длина свободного пробега электронов в железе уменьшается. Анализ степени дефектности по удельному сопротивлению показывает, что преобладающим механизмом рассеяния является рассеяние на дефектах кристаллической структуры.
Арсенид индия InAs — это полупроводниковый материал с решёткой типа ГЦК (F-43m), параметром a = 6.06 × 10⁻¹⁰ м и числом атомов в элементарной ячейке z = 4. Ширина запрещённой зоны при T = 300 К составляет 0.36 эВ. InAs относится к узкозонным полупроводникам и обладает высокой подвижностью носителей заряда (до 30 000 см²/В·с при 300 К), что делает его особенно перспективным для высокочастотной и высокоскоростной электроники. Для получения полупроводников n-типа применяются донорные примеси Se, Te, S, а для p-типа — Zn и Cd. Железо (Fe) также используется как компенсирующая примесь для создания полуизолирующих свойств в кристаллах.
InAs стабилен на воздухе при температурах до 300 °C. При более высоких температурах он склонен к разложению с выделением компонентов. Материал активно используется в производстве инфракрасных фотоприемников, терагерцовых излучателей, квантовых каскадных лазеров, а также СВЧ-устройств и транзисторов.
В шестом разделе отчёта указано, что наличие обогащённого слоя у поверхности полупроводника свидетельствует о том, что сопротивление контакта определяется нейтральной областью InAs. Это означает, что сопротивление не зависит ни от величины, ни от знака приложенного напряжения. В таких условиях потенциальный барьер между металлом и полупроводником отсутствует, и контакт становится омическим.
Благодаря высокой подвижности носителей заряда, узкой запрещённой зоне и высокой чувствительности, арсенид индия является перспективным материалом для создания сверхбыстрых интегральных схем (СБИС), высокочувствительных сенсоров и оптоэлектронных компонентов. InAs, по мнению специалистов, может частично заменить GaAs в ряде приложений, особенно там, где критична скорость обработки данных, например, для систем со скоростью передачи информации 40 Гбит/с и выше.