Контакт между металлом и полупроводником может быть омическим и выпрямляющим.
Свойства контакта металла с полупроводником зависят от работы выхода электронов из металла в вакуум (Wвых_мет
) и из полупроводника в вакуум (Wвых_пп). Пример энергетической диаграммы металла и
n-полупроводника, когда между ними нет контакта, приведен
на рисунке 1.
Рисунок 1. Энергетические зоны металла и полупроводника
n-типа
При возникновении контакта между этими материалами электроны переходят из материала с меньшей работой выхода в материал
с большей работой выхода. При контакте металла с электронным полупроводником при
выполнении условия Wвых_мет < Wвых_n_пп электроны переходят из полупроводника
в металл. В качестве примера может служить контакт золота Au и арсенида галлия GaAs. Вместо золота могут использоваться
Ag, Pt, Pd, W. Данная ситуация иллюстрируется энергетической диаграммой, приведенной на рисунке 2.
Рисунок 2. Энергетические диаграммы в зоне выпрямляющего контакта металла и
n-полупроводника
Контактная разность потенциалов при этом лежит в пределах 0,2 … 0,9 эВ. Пример энергетической диаграммы
металла и p-полупроводника, когда между ними нет контакта,
приведен на рисунке 3.
Рисунок 3. Энергетические зоны металла и полупроводника
p-типа
Если в электронном приборе реализован контакт металла с дырочным полупроводником
и выполняется условие Wвых_мет < Wвых_p_пп, будет происходить переход
электронов в полупроводник.
Рисунок 4. Энергетические диаграммы в зоне выпрямляющего контакта металла и
p-полупроводника
И в том, и в другом описанном случае произойдет обеднение свободными носителями заряда области полупроводника в районе
контакта на расстояние d. Обедненный слой обладает повышенным сопротивлением, которое может изменяться под воздействием
внешнего напряжения. Такой контакт имеет нелинейную характеристику и является выпрямляющим. Он получил название контакт
Шоттки.
Перенос зарядов в этих контактах осуществляется основными носителями, и в них отсутствуют явления инжекции, накопления
и рассасывания зарядов. В результате выпрямляющие контакты металл-полупроводник обладают малой инерцией и применяются для
создания диодов Шоттки, обладающих высоким быстродействием и малым временем
переключения из открытого состояния в закрытое и наоборот.
Если при контакте металла с полупроводником выполняются условия Wвых_мет < Wвых_n_пп
или Wвых_мет > Wвых_p_пп, то слой полупроводника возле контакта обогащается
основными носителями заряда и его сопротивление будет мало при любой полярности внешнего напряжения. Такой контакт имеет
практически линейную характеристику. Его называют омическим контактом и используют
для подключения выводов электронных приборов к токопроводящим линиям на поверхности полупроводникового кристалла. Энергетические
диаграммы подобных контактов приведены на рисунках 5 и 6.
Рисунок 5. Энергетические диаграммы в зоне омического контакта металла и
p-полупроводника
Рисунок 6. Энергетические диаграммы в зоне омического контакта металла и
n-полупроводника
Дата последнего обновления файла
28.09.2020
