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10.8 : 金属-半导体结

金属和半导体的接触能够形成具有肖特基或欧姆行为的结。

肖特基势垒

当具有功函数(Φ_m)的金属与具有不同功函数(Φ_s)的半导体接触时,就会产生肖特基势垒。最初,电子会发生转移,直到金属和半导体的费米能级达到平衡状态。例如,如果 Φ_m > Φ_s,那么接触前半导体的费米能级将会高于金属的费米能级。必须升高半导体的静电电势才能够与费米能级对齐,从而形成耗尽区,在这一区域中,未补偿的供体离子所产生的正电荷与金属上的负电荷是平衡的。半导体中的耗尽宽度的计算方法与 p-n 结是类似的。

平衡接触电位(V_o)能够防止电子从半导体的导带进一步扩散到金属中。该电位是功函数电位差(Φ_m - Φ_s)。电子从金属注入半导体导带的势垒高度(Φ_B)是由 Φ_m - χ 计算得出的,其中的 χ 为电子亲和力。

欧姆接触

在集成电路等许多应用中,在两个偏置方向上都具有线性 I-V 特性的欧姆金属半导体接触是至关重要的。当多数载流子在半导体中所产生的电荷与费米能级对齐​​时就会形成欧姆接触。例如,在 Φ_m < Φ_s 的 n 型半导体中,电子会从金属转移到半导体中,使费米能级对其,从而提高了半导体中电子的能量。这会使得电子流的障碍很小,只需很小的电压就能够轻易克服。同样,对于 Φ_m > Φ_s 的 p 型半导体来说,当空穴流过结点时便会得到促进,从而能够确保电阻最小、无信号整流。

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Metal Semiconductor JunctionsSchottky BarriersOhmic ContactsWork FunctionFermi LevelsElectron DiffusionDepletion RegionEquilibrium Contact PotentialPotential Barrier HeightI V CharacteristicN type SemiconductorP type SemiconductorElectron AffinityMajority Carriers

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