Материал: LS-Sb89585

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

график вольт-амперной характеристики контакта в данном диапазоне температур.

Рассмотрим контакт металл–полупроводник. Если приповерхностная область полупроводника обеднена основными носителями, то в области контакта со стороны полупроводника формируется область пространственного заряда ионизованных доноров или акцепторов и реализуется блокирующий контакт, именуемый барьером Шоттки. В полупроводниковых приборах наибольшее применение получили блокирующие контакты металл– полупроводник, или барьеры Шоттки. Ток термоэлектронной эмиссии с поверхности любого твердого тела определяется уравнением Ричардсона:

jT = AT 2e − kT ,			π	(6.1)
			π		2
		4	em k		2
где: Φ – работа выхода; А – константа Ричардсона, равная	A =			e		;
где: Φ – работа выхода; А – константа Ричардсона, равная	A =		h3			;
			h3

me – масса электрона.

Для контакта « металл–полупроводник n-типа» выберем условие, чтобы термодинамическая работа выхода из полупроводника Фп/п была меньше чем термодинамическая работа выхода из металла ФМе. В этом случае со-

гласно уравнению (6.1) ток термоэлектронной эмиссии с поверхности полупроводника jп/п будет больше, чем ток термоэлектронной эмиссии с поверх-

ности металла:

ΦМе > Φп/п ; jМе < jп/п .

При контакте таких материалов в начальный момент времени ток из полупроводника в металл будет превышать обратный ток из металла в полупроводник, и в приповерхностных областях полупроводника и металла будут накапливаться объемные заряды – отрицательные в металле и положительные в полупроводнике. В области контакта возникнет электрическое поле, в результате чего произойдет изгиб энергетических зон. Вследствие эффекта поля термодинамическая работа выхода на поверхности полупроводника возрастет. Этот процесс будет проходить до тех пор, пока в области контакта не выровняются токи термоэлектронной эмиссии и соответственно значения термодинамических работ выхода на поверхности. На рис. 6.1 показаны зонные диаграммы различных этапов формирования контакта металл–полупроводник. При достижении равновесия в области контакта токи термоэлектронной эмиссии выравниваются, вследствие эффекта поля возникает потенциальный барьер, высота которого равна разности термодинамических работ выхода: φк = ФМе – Фп/п. Для контакта « металл– полупроводник p-типа» выберем условие, чтобы термодинамическая рабо-

та выхода из полупроводника Фп/п была больше, чем термодинамическая
работа выхода из металла ФМе. В этом случае ток термоэлектронной эмис-
сии с поверхности полупроводника jп/п будет меньше, чем ток термоэлек-
тронной эмиссии с поверхности металла согласно уравнению (6.1). При кон-
такте таких материалов в начальный момент времени ток из металла в по-
лупроводник p-типа будет превышать обратный ток из полупроводника в
металл, и в приповерхностных областях полупроводника и металла будут
накапливаться объемные заряды – положительные в металле и отрица-
тельные в полупроводнике (рис. 6.1).
JМе > п/п	Jп/п > Ме			JМе > п/п	Jп/п > Ме
			E=0		E=0
					E=0
ΦМе		Φп/п < ΦМе
			Ec		Ec
			F		Ec
F			Ev		F
			Ev		Ev
					Ev
				ОПЗ
Металл (Au)	П/п (n-Si)				W
					+
				Au	+ + n-Si
					+
			Электроны Ионизированные
					доноры
			Рис. 6.1.
j, А
10–1		Прямоесмещениеещение
10–1		Обратное смещение
10–3		Обратное смещение
10–3
10–5
10–7
10–9
10–5		10–4	10–3 10–2	10–1 100	U, В
			Рис. 6.2
			27

Теоретическая вольт-амперная характеристика контакта металл– полупроводник имеет вид (рис. 6.2):


	eU		,
j(U ) = j S × exp		- 1

	kT

где e – заряд электрона; jS – плотность тока насыщения. Для контакта ме-

талл–полупроводник плотность тока насыщения можно представить в виде

jS= AT2 e−	k	к

	T	,
где φк – контактная разность потенциалов.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Акустические кристаллы: Справ. / Под. ред. М. П. Шаскольской. М.:

Наука, 1982. 632 с.

2.Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела. М.: Мир, 1979. 393 с.

3.Блатт Ф. Физика электронной проводимости в твердых телах. М.: Мир, 1971. 470 с.

4. Введение в нанотехнологию:	Учеб. пособие / В. А. Жабрев,
Г. Н. Лукьянов, В. И. Марголин,	В. В. Рыбалко, В. А. Тупик. М.: Моск.

гос. инст. электроники и математики (техн. ун-т), 2007. 293 с.

5.Вендик О. Г., Вендик И. Б. Электроника твердого тела. Л.: Изд-во ЛЭТИ, 1975. 78 с.

6.Горбачев В. В., Спицина Л. Г. Физика полупроводников и металлов. М.: Металлургия, 1981. 435 с.

7.Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Наука, 1978. 791 с.

8.Марголин В. И., Жабрев В. А., Тупик В. А. Физические основы микро-

электроники: Учебник для вузов. М.: Изд. центр « Академия», 2008. 400 с.

9.Чопра К. Л. Электрические явления в тонких пленках. М.: Мир, 1972. 320 с.

10.Шалимова К. В. Физика полупроводников. М.: Энергия, 1976. 311 с.

11.Шаскольская М. П. Кристаллография. М.: Высш. шк., 1976. 376 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

1. Некоторые свойства элементов

				Плотность, /гсм	МодульЮнга, 10	Удельноесопротивление, мкОм·см	Температура, К			Работа выходаϕ, эВ
Элемент	Структура	Атомная масса	Параметр решетки, Å
Элемент	Структура	Атомная масса	Параметр решетки, Å				Дебая T(	Ферми T(	плавления T(
					2
				3	/ м Н			)
				3	/ м Н		)	–4	)
					11		D	·10	пл
								F

Na	ОЦК	22,9	4,23	1,013	0,068	4,75	158	3,75	371	2,35
Mg	ГПУ	24,30	3,2	1,74	0,354	4,30	400	8,27	922	3,64
Al	ГЦК	26,98	4,05	2,7	0,722	2,74	428	13,49	933	3,74
Ti	ГПУ	47,9	2,95	4,51	1,051	43,1	420		1933
Cr	ОЦК	51,96	2,88	7,19	1,901	12,9	360		2130
Fe	ОЦК	55,84	2,87	7,87	1,683	9,8	470	13,0	1808	4,31
Cu	ГЦК	63,54	3,61	8,93	1,37	1,7	343	8,12	1356	4,47
Nb	ОЦК	92,91	3,3	8,58	1,70	14,5	275	6,18	2741	4,01
Ag	ГЦК	107,87	4,09	10,50	1,007	1,61	225	6,36	1234	4,28
In	тетра	114,82	4,59	7,29	0,411	8,75	108	9,98	429,8
Sn	алмаз	118,6	5,32	5,76	1,11	11,0	200	11,6	505	4,11
Sb	ромб	121,7	4,51	6,69	0,383	41,3	211	12,7	900,4	4,08
Cs	ОЦК	132,9	6,05	1,999	0,02	20	38	1,83	302	1,81
W	ОЦК	183,8	3,16	19,25	3,232	53	400		3683	4,63
Au	ГЦК	196,9	4,08	19,28	1,732	2,2	165	6,39	1337	4,58
Pb	ГЦК	207,2	4,95	11,31	0,43	21	105	10,8	601	4,52
Bi	ромб	208,9	4,75	9,8	0,315	11,6	119	54	544,5	4,4
Zn	ГЕК	65,38	2,66	7,14	0,598	5,96	234	10,9	693	3,86
Ni	ГЦК	58,71	3,52	8,9	1,86	6,9	375		1726	4,84
Pt	ГЦК	195,09	3,92	21,45	2,783	10,58	230		2045	5,29
Ta	ОЦК	180,95	3,31	16,6	2,00	13,2	225
Mo	ОЦК	95,94	3,15	10,2	2,725	5,2	380		2890	4,37
V	ОЦК	50,942	3,02	6,1	1,619	24,8	390		2163
Rb	ОЦК	85,47	5,59	1,53	0,031	11,29	56	2,15	312	2,16

2. Свойства полупроводников

Полупроводник		Ширина			Эффективная масса				Подвижность
		Ширина
	запрещенной зоны										Работа
											Работа
											выхода,
		EG		EG	m*n / me	m*p / me			µn,	µp,	эВ
	(0 К), эВ			(300 К), эВ	m*n / me	m*p / me		см2·В–1·с-1		см2·В–1·с–1

Si	1,166			1,11	ml 0,98	m*p	0,5	1350		480	4,83
					mt 0,19	т
					mt 0,19	m*p	0,16
						л
Ge	0,74			0,67	ml 1,58	m*p	0,3	3900		1900	4,80
					mt 0,082	т
					mt 0,082	m*p	0,04
						л
GaAs	1,52			1,43	0,07	m*p	0,5	8600		400	4,71
						т
						m*p	0,12
						л
GaSb	0,81			0,69	0,045	0,39		4000		650	4,76
InAs	0,43			0,36	0,028	0,33		30000		240	4,90
InSb	0,235			0,17	0,0133	m*p	0,6	76000		5000	4,75
						т				(78 К)
						m*pл 0,012				(78 К)
						m*pл 0,012
InP	1,42			1,28	0,07	0,4		4000		650	4,45
AlSb	1,6			1,6	0,11	0,39		50		400	4,86
			Приложение 3. Фундаментальные постоянные

№ п / п				Физическая величина						Значение

1		Элементарный заряд, e							1,602177·10–19 Кл
2		Электрон-вольт (эВ)							1,602177·10–19 Дж
3		Масса покоя протона, mp							1,672623·10–27 кг
4		Масса покоя электрона, me							9,109389·10–31 кг
5		Удельный заряд электрона, – e / me							–1,758819·1011 Кл/кг
6		Постоянная Планка, h							6,626075·10–34 Дж·с
7		Постоянная Планка, = h 2π							1,054572·10–34 Дж·с
8		Постоянная Авогадро, NA							6,022136·1023 моль-1
9		Постоянная Больцмана, kБ							1,380658·10–23 Дж/К
10		Универсальная газовая постоянная, R							8,314 Дж/(моль·К)
11		Скорость света, с							2,997925·108 м/c
12		Боровский радиус a0							0,529117·10–10 м
13		Магнитная постоянная, µ0							12,566371·10–7 Гн/м
14		Электрическая постоянная, ε0							8,854187·10–12 Ф/м

Смотрите также:


«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
Значение, сущность и содержание социально — педагогической деятельности в организации для детей-сирот и детей, оставшихся без попечения родителей
__RGR2
__RGR2
_11_А. Франс для эл версии
_индив анализ данных
- Интерфейс 485 и оптопорт 11
-Контрольные вопросы к лабораторкам 13-15