|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Шоттки эффект в контакте металл - полупроводник |
 | |
Анимация
0
Описание
Шоттки эффект в контакте металл - полупроводник реализуется в виде так называемого Шоттки барьера, потенциального барьера, образующегося в приконтактном слое полупроводника, граничащем с металлом. Для возникновения Шоттки барьера необходимо, чтобы работы выхода электронов из металла Фм и полупроводника ФS были разными. При контакте полупроводника n-типа с металлом, имеющим Фм > ФS, металл заряжается отрицательно, а полупроводник - положительно, т.к. электронам легче перейти из полупроводника в металл, чем обратно (при контакте полупроводника р-типа с металлом, обладающим Фм< ФS, металл заряжается положительно, а полупроводник - отрицательно). Возникающая при установлении равновесия между металлом и полупроводником контактная разность потенциалов равна:
UC = (Фм - ФS)/е,
где е - заряд электрона.
Из-за большой электропроводности металла электрическое поле в него не проникает, и разность потенциалов UC создается в приповерхностном слое полупроводника. Направление электрического поля в этом слое таково, что энергия основных носителей заряда в нем больше, чем в толще полупроводника. Это означает, что в полупроводнике n-типа энергетические зоны в приконтактной области изгибаются вверх, а в полупроводнике р-типа - вниз (см. рис. 1).
Энергетическая схема контакта металл - полупроводник
Рис. 1
Обозначения:
а) полупроводник n-типа и металл до сближения;
б), в) идеальный контакт металла с полупроводником n- и p-типов;
г) реальный контакт металла с полупроводником n-типа;
М - металл;
П - полупроводник;
Д - диэлектрическая прослойка;
С - поверхностные электронные состояния;
Еv, Еc, Еvac - уровни энергии электрона у потолка валентной зоны, у дна зоны проводимости и в вакууме;
eF - энергия Ферми;
ФS - работа выхода полупроводника;
Фм - работа выхода металла;
UC - разность потенциалов при поверхностном слое полупроводника.
В результате в полупроводнике вблизи контакта с металлом, при Фм > ФS для полупроводника n-типа или при Фм < ФS для полупроводника р-типа, возникает Шоттки барьер высотой Ф0.
В реальных структурах металл - полупроводник это соотношение не выполняется, т.к. на поверхности полупроводника или в тонкой диэлектрической прослойке, часто возникающей между металлом и полупроводником, обычно есть локальные электронные состояния; находящиеся в них электроны экранируют влияние металла так, что внутренне поле в полупроводнике определяется этими поверхностными состояниями и высота Шоттки барьера зависит от Фм менее резко, чем это следует из приведенных выше формул. Как правило, наибольшей высотой обладают Шоттки барьеры, получаемые нанесением на полупроводник n-типа пленки Au. На высоту Шоттки барьера оказывает также влияние сила "электрического изображения".
Ключевые слова
Разделы наук
Применение эффекта
Шоттки барьер обладает выпрямляющими свойствами. Ток через Шоттки барьер при наложении внешнего электрического поля создается почти целиком основными носителями заряда. Величина тока определяется скоростью прихода носителей из объема к поверхности или, в случае полупроводника с высокой подвижностью носителей, током термоэлектронной эмиссии.
Шоттки эффект в контакте "металл - полупроводник " широко используется при создании СВЧ детекторов, фотодиодов и др. приборов.
Реализации эффекта
Техническая реализация эффекта Шоттки в контакте металл-полупроводник
Схема технической реализации показана на рис. 2.
Техническая реализация эффекта Шоттки в контакте металл-полупроводник
Рис. 2
Обозначения:
1 - металл;
2 - полупроводник n-типа;
3 - силовые линии электрического поля;
Е - напряженность электрического поля.
Литература
1. Стриха В.И. Полупроводниковые прриборы с барьером Шоттки.- М., 1974.
2. Милнс А., Фойхт Д. Гетеропереходы и переходы металл-полупроводник / Пер. с англ.- М., 1975.
3. Родерик Э.Х. Контакты металл-полупроводник / Пер. с англ.- М.: Радио, 1982.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |
