124

5. Контакты металл-полупроводник

1. Контакты металл-полупроводник

1. 1. Типы контактов металл-полупроводник

1. Выпрямляющие или барьерные (Шоттки) — диодная ВАХ.

2. Невыпрямляющие (омические).

Тип контакта зависит от свойств металла, полупроводника и поверхности их раздела.

Идеальный контакт — нет поверхностных состояний.

В идеальном контакте выпрямляющие контакты реализуются при условии:

— для полупроводника п-типа;

— для полупроводника р-типа.

Обычно к п-Si контакты выпрямляющие, к р-Si — невыпрямляющие.

1.2. Энергетические диаграммы контактов Шоттки

а) нет поверхностных состояний , .

_n — электронное сродство Si;

_C — контактный потенциал;

_M, _n, _i — термодинамические работы выхода из металла, полупроводника, собственного полупроводника;

_bm — барьер для электронов в металле;

N_B — концентрация примеси в Si.

Параметры контакта:

— не зависит от N_B;

—

зависит от N_B;

;

.

б) высокая плотность поверхностных состояний , .

Изолированный Контакт металл-

Полупроводник полупроводник

При поверхностные состояния экранируют действие металла.

Поэтому энергетическая диаграмма полупровод-ника в контакте с металлом практически такая же, как изолированного полупроводника.

Поверхностные состояния заполнены практически до уровня Ферми.

Поверхностная плотность заряда поверхностных состояний:

, где — плотность состояний по энергии.

; . Отсюда можно найти E_vs.

Если , то , и величина конечна только при

:

При этом:

,

.

Реально .

1.3. Эффект Шоттки

E_c (x)

F



M

n

- x 0 x_m x l₀ x

E_c0 (x)

Сила зеркального отображения:

_bm

Без силы зеркального отображения:

Отсюда: (1.3.1)

(1.3.2)

Функция имеет максимум в точке (1.3.3)

В точке максимума: (1.3.4)

Подставляя (1.3.2) и (1.3.3) в (1.3.4), получим величину снижения барьера _bm под действием сил зеркального отображения (эффект Шотки):

(1.3.5а)

. (1.3.5б)

При 10¹⁷ см^-3, 0,75 В получим:

E_m = 1,510⁵ В/см;  = 0,04 эВ — эффект довольно слабый.