 |
|
Запорный (барьер Шоттки) и антизапорный контакты МП
При непосредственном контакте металл-полупроводник металл напыляется на полупроводник. Переходной слой (зазор) составляет (5…10)Å. В этом случае происходит термоэлектронная эмиссия в твердом теле. Механизмы перехода электронов: диффузия за счет градиента энергии и концентрации и дрейф, вызванный контактным полем. Для тех же условий: 
, полупроводник n-типа, контактное поле будет расположено в полупроводнике и занимать значительную толщину. При 
Å.
В металл поле не проникает и не изменяет энергии электронов. В полупроводнике поле изменяет энергию и концентрацию электронов. В нашем случае приконтактная область 
обеднена электронами (ушли за счет градиента энергии в металл) и содержит объемный заряд нескомпенсированных ионов доноров. Контактное поле, наведенное отрицательным зарядом электронов в металле и положительно заряженным слоем ионов в полупроводнике, увеличивает энергию электронов:
, 
.
Длительность установления термодинамического равновесия (образование контактного поля) определяется временем Максвелла 
(время нейтрализации заряда в проводящей среде). Для кремния ≈ 
с, практически мгновенно.
Этот тип контакта МП носит название запорного (сопротивление слоя объемного заряда значительно выше, чем квазинейтрального полупроводника) или барьера Шоттки. Для невырожденного полупроводника концентрация основных носителей заряда (электронов) в приконтактной области уменьшается.
.
При 
эВ, T = 300 К 
; 
.
Концентрация неосновных носителей возрастает
Как в случае М-В-П, 
.
Рисунок 4.6 - Запорный контакт МП
Величина барьера со стороны полупроводника значительно ниже, чем термодинамическая работа выхода 
. Это означает, что можно достигнуть больших термоэлектронных токов в системе МП при комнатных температурах, в отличие от термоэмиссии в вакуум, требующей больших температур (Т > 1000˚С).
Это обстоятельство объясняет более высокую надежность функционирования твердотельных элементов по сравнению с вакуумными.
Для полупроводника p-типа запорный контакт МП реализуется при условии 
.
Антизапорный контакт МП образуется в случае, если: для n-типа 
и для p-типа 
(рисунок 4.7).
|
а) б)
Рисунок 4.7 - Энергетические диаграммы антизапорного
контакта МП: n-тип (а) и p-тип (б)
В отличие от запорного контакта объемный заряд в приконтактной области определяется подвижными носителями. Этот случай соответствует аккумуляции основных носителей заряда. Сопротивление контактной области меньше, чем квазинейтральной базы. Поэтому такой контакт и носит название антизапорный. Как и в запорном контакте, поле полностью локализовано в полупроводнике, но толщина 
заряженного слоя значительно тоньше, чем запорного слоя. Это объясняется тем, что подвижные носители имеют значительно меньшие размеры, чем неподвижные ионы в решетке кристалла. Глубина проникновения контактного поля определяется характеристической длиной Дебая (длина экранирования).
где 
.
При 
Антизапорные контакты используются в качестве омических контактов с полупроводником.