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。
来自章节 10:
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