Контакт метал-полупроводник.

Е₀ – уровень вакуума (при такой Е электроны становятся свободными в следствии термоэлектронной эмиссии)

Ф_м – термодинамическая работа выхода из метала; Ф_п – термодинамическая работа выхода из п/п.

χ – внешняя работа выхода

I. В случае: Ф_м > Ф_п

Приведем эти материалы в контакт. Начнется обмен эл-ми. Т.к. F п/п выше F м => эл. начнут переходить из п/п в м., стремясь занять положение с меньшей Е. Возникает контактная разность потенциалов. Обмен зарядами прекр., когда контактное Е уравновесит этот ток.

– контактная разность потенциалов

Т.к. поле в метал не проникает, то оно будет сосредоточено в п/п.

L₀ – толщина области объемного заряда.

Контакт м-м используется в термопаре. При контакте п/п с металлом образуется запорный слой – слой с высоким омическим сопротивлением.

II. В случае: Ф_м > Ф_п

Например эл. поле будет противоположным. В равновесии энерг. зоны примут вид:

В обл. L₀ n будет повышено => сопр. будет меньше. Это антизапорный контактный слой (прим.: при изготовлении низкоомных конденсаторов с п/п-ми). Аналогично можно рассмотреть контакт полупроводника р-типа с металлом (искривление зон будет в другую сторону).

Рассчитаем L₀ на основе ур. Пуассона (для контакта мет-п/п)

Считаем, что . Тогда

24. Контактная разность потенциалов, процессы на контактах Металл-полупроводник (п-н переход).

p – n переход – это металлургическая граница двух типов легирования одного кристалла. Термин «металлургическая» означает, что получена граница высокотемпературными способами, а также то, что физической границы в кристалле между двуми по-разному легированными областями нет, кристалл структурно однороден.

Создать n – р переход можно разными способами:

1. вплавление A^III металла в р-кристалл (пример - In в Ge);
2. диффузия А^III или В^V элемента из газовой фазы или из расплава на поверхности;
3. в процессе роста кристалла – перелегировать исходный расплав; такой переход называется - «тянутый», к сожалению много таких переходов на кристалле не сделаешь.
4. эпитаксия (ориентированное наращивание легированного слоя на подложку) – из газовой или жидкой фазы;
5. ионная имплантация (легирующие ионы разгоняются в специальном небольшом ускорителе-имплантере)– дорого, но точно;
6. новый способ – сращивание пластин взятых из 2-х монокристаллов пока только изучается. Он отвергает данное выше определение целостности кристалла, но обещает значительные преимущества по технологичности и качеству.

Равновесный p-n переход характерен двойным заряженным слоем ионизированных легирующих ионов и некоторой областью, где нет никаких носителей, т.е. областью с высоким сопротивлением.

Уровень Ферми – характеризует среднюю энергию электронов в объёме материала и потому постоянен по любому направлению в кристалле. Вся область искажений в зонной диаграмме (толщина p-n перехода) – может составлять 0, 1 – 0, 5 мкм.