Распределение избыточной концентрации при поверхностной рекомбинации

-уменьшается при х=0 , поэтому к поверхности будет направлен поток дырок

-D /_х=0=U_s пока есть неравновесные дырки в объёме

Коэффициент инжекции

отношение плотности тока не основных носителей заряда к суммарному току через полупроводник.

Используют для оценки инжекционных свойств контактов.

Раздел 7. Контактные явления

7.1. Термоэлектронная и фотоэлектрическая работа выхода. Контактная разность потенциалов. Потенциальные барьеры в контакте металл-полупроводник (модель Шоттки). Распределение концентрации электронов и потенциала в слое объемного заряда. Выпрямление в контакте металл-полупроводник. Вольт-амперная характеристика. Диодная и диффузионная теория выпрямления. Вольт-фарадная характеристика. Диод Шоттки. Омический контакт. Определение высоты барьера Шоттки на контакте металл-полупроводник. Высота барьеров, наблюдаемых у различных полупроводников. Влияние поверхностных состояний на высоту барьера. Приборы с барьером Шоттки в микроэлектронике.

7.2. Электронно-дырочный переход. Явления инжекции и экстракции. Теория выпрямления электронно-дырочного перехода, емкость р-n перехода. Биполярные приборы микроэлектроники с р-n переходами. Гетеропереходы. Типы гетеропереходов. Построение энергетической диаграммы гетероперехода. Электрические свойства гетеропереходов. Основные гетеропереходные пары. Приборы с гетеропереходами. Сверхрешетки. Приборы на сверхрешетках. Варизонные структуры и область их применения.

7.1. Термоэлектронная и фотоэлектрическая работа выхода. Контактная разность потенциалов. Потенциальные барьеры в контакте металл-полупроводник (модель Шоттки). Распределение концентрации электронов и потенциала в слое объемного заряда. Выпрямление в контакте металл-полупроводник. Вольт-амперная характеристика. Диодная и диффузионная теория выпрямления. Вольт-фарадная характеристика. Диод Шоттки. Омический контакт. Определение высоты барьера Шоттки на контакте металл-полупроводник. Высота барьеров, наблюдаемых у различных полупроводников. Влияние поверхностных состояний на высоту барьера. Приборы с барьером Шоттки в микроэлектронике.

Контактные явления -физические явления которые возникают в структурах с контактными (_M/_M, _M/n, n/n)

Основные понятия физики контактов

Зонные модели М и П

-уровень вакуума (начало отсчёта энергии), уровень на котором кинетическая энергия ē=0

Ф_м и Ф_п – терм. Работы выхода электрона из М и П- энергия, которую нужно сообщить электрону для его перевода с уровня Ферми на уровень

- энергия электронного сродства – внешняя (фотоэлектрическая) работа выхода- энергия, необходимая для перевода электрона с уровня на уровень

Токи термоэлектронной эмиссии

Использование в эмиссионной модели контактов

Метан: j_тэм=AT²e^-Фμ/кт

^{-const Больцмана}

Полупроводник: j_тэп=А^*Т²е^-Фп/кт

(в А^* вместо m₀→m*_n)

Контакт полупроводника с металлом

Выпрямляющий контакт: М/П (n-типа), если Ф_п<Ф_м -нелинейное вольтамперная характеристика (диод)

Невыпрямляющий контакт - линейка ВАХ (М/П(n-тип) – Ф_п > Фм)

Выпрямляющий контакт

М/П (n-тип) Ф_п < Ф_м

-х=0 –граница контакта

-уровни f_м и f_п при контакте выравниваются из-за обмена электронами между М и П

Зонная модель

Так как Ф_п<Ф_м при контакте электронов из П уходят в М и образуется двойной объёмный заряд: в П (ионы доноров D⁺) в область толщиной d и заряд на поверхности М (поверхностный d≈0)

d- толщина области объёмного заряда (ТООЗ) контакта М/П (n-типа)- слой повышенного сопротивления (R_{контакта}>R_объёма)

Происходит искривление зон полупроводника вверх на величину qU_к=Ф_м-Ф_п , где - контактная разность потенциалов.

Этот барьер препятствует уходу электронов из П в М, а со стороны М- возникает барьер , препятствующий переходу электронов из М в П.

В равновесии потоки электронов уравновешивают друг друга и ток через переход=0 (j=0)

Нарушить равновесие можно, если приложить внешнее напряжение U, которое изменит барьер q(U_k±U), так как напряжение в структуре в основном падает слой с сопротивлением R_k

Распределение электростатического потенциала и концентрации n(х) для выпрямляющего контакта М/П.

Используя уравнение Пуассона:

; -объёмный заряд в области контакта

=q( -n(x))=q(Nd-n(x))=q( -n(x))

Граничные условия:

x=0 n=n₀ - концентрация электронов при х=0 (Граница)

х→∞ φ=U_к n=n₀ (Объём полупроводника)

n(x)=n_к

• Случай слабого искривления зон: q <<1

Обозначим:

-спадает по экспоненте.

- длина экранирования- глубины проникновения электрического поля в объём полупроводника.

• Случай сильного искривления:

При: х=0

U= d= - толщина обедненного слоя