Физика полупроводниковых приборов Книга 1 - Зи С.
Скачать (прямая ссылка):
Germanium - Quantitative Studies and Filamentary Transictors, Bell Syst.
Tech. J., 28, 344 (1949).
40. Bluhm V. A., Sylvan T. P. A High Performance Unijunction Transistor
Using Conductivity Modulation of Soreading Resistance, Solid State Des.,
5, 26 (1964).
41. Senhouse L. S. A Unique Filamentary-Transistor Structure, Paper No.
23.6, IEEE Electron Device Meet., Washington, D. C., Oct. 1967.
42. Lesk I. A., Mathis V. P. The Double-Base Diode - A New
Semiconductor Device, IRE Conv. Rec., Pt. 6, p. 2 (1963).
43. Trofimenkoff F. N., Huff G. J. DC Theory of the Unijunction
Transistor,
Int. J. Electron., 20, 217 (1966).
44. Clark L. E. Ngw, New Unijunction Geometries, Electronics, 38, 93
(1965).
45. Scharfetter D. L., Jordan A. G. Reactive Effects in Semiconductor
Filaments Due to Conductivity Modulation and an Extension of the Theory
of the Double-Base Diode, IRE Trans. Electron Devices, ED-9, 461 (1962).
46. SCR Manual, 5th ed., General Electric, Syracuse, N. Y., 1972.
47. Houston D. E., Krishna S., Piccone D. E., Einke R. J., Sun Y.
S. A Field
Terminated Diode, IEEE Trans. Electron Devices, ED-23, 905 (1976).
48. Zuleeg R. Multi-Channel Field-Effect Transistor Theory and
Experiment, Solid Slate Electron., 10, 559 (1967)?
49. Barandon R., Laurenceau P. Power Bipolar Gridistor, Electron.
Lett., 12, 486 (1976).
50. Baliga B. J. Grid Depth Dependence of the Characteristics of
Vertical Channel Field Controlled Thyristors, Solid State Electron., 22,
237 (1979).
Часть HI Униполярные приборы
Глава 5
КОНТАКТЫ МЕТАЛЛ - ПОЛУПРОВОДНИК
6Л. ВВЕДЕНИЕ
Первые исследования выпрямляющих свойств контактов металл - полупроводник
обычно приписывают Брауну, обнаружившему в 1874 г. зависимость полного
сопротивления контактов от полярности приложенного напряжения и
особенностей их изготовления [1 ]. Практическое использование
выпрямляющих свойств точечного контакта началось с 1904 г. [2]. В 1931 г.
Вильсон построил теорию переноса заряда в полупроводниках, основанную на
зонной теории твердых тел [3]. Впоследствии эта теория была применена к
контактам металл-полупроводник. В 1938 г. Шоттки Еысказал предположение,
что потенциальный барьер создается неподвижным пространственным зарядом в
полупроводнике, а не за счет возникновения между металлом и
полупроводником промежуточного химического слоя [4]. Такой барьер
называют барьером Шоттки. В 1938 г, Мотт также предложил соответствующую
теоретическую модель для контактов металла к тонким слоям полупроводника
[5]. Образующийся при этом барьер получил название барьера Мотта|
Основополагающие теории и исторический обзор экспериментальных
исследований в этой области изложены в монографии [6].
Контакты металл-полупроводник широко используются для выпрямления тока, в
качестве одного из основных элементов ряда полупроводниковых СВЧ-
устройств, а также для исследования фундаментальных физических параметров
полупроводниковых материалов и поэтому изучены достаточно подробно^Теория
процессов переноса и технология изготовления приборов рассмотрены в
обзорах [7, 8]. В последующих главах также рассмотрены применения
контактов металл-полупроводник. Такие / контакты, в частности,
используются как затворы в полевых транзисторах (гл. 6), в качестве стока
и истока в МОП-транзисторах (гл. 8), электродов в мощных ЛПД-генераторах
(гл. 10), третьего электрода в приборах, основанных на междолинных
переходах (гл. 11), как фотодетекторы и солнечные элементы (гл. 13 и 14).
258
Глава 5
5.2. ЗОННЫЕ ДИАГРАММЫ
Ниже рассмотрены основные зонные энергетические диаграммы барьера,
образующегося при контакте металла с полупроводником. Показано, что
обедненный слой контакта металл-полу** проводник аналогичен обедненному
слою в резком асимметричном (например, р+-п) переходе.
5.2.1. Идеализированная модель и поверхностные состояния
При непосредственном контакте металла с полупроводником уровни Ферми этих
материалов при термодинамическом равновесии должны совпадать. Рассмотрим
сначала два предельных случая (рис. 1) [6]. Более общая ситуация
рассмотрена в разд. 5.5V На рис. 1, а показаны энергетические диаграммы
для идеального контакта металла с полупроводником п-типа при отсутствии
поверхностных состояний. На первом слева рисунке металл и полупроводник
не приведены в соприкосновение друг с другом и система не находится в
термодинамическом равновесии. Если затем их электрически соединить, то из
полупроводника в металл перетечет некоторый заряд и установится
термодинамическое равновесие. При этом уровни Ферми в обоих материалах
сравняются, т. е. уровень Ферми в полупроводнике понизится относительно
уровня Ферми металла на величину, равную разности соответствующих работ
выхода.
П
-Еу ^------------Еу ------------Еу
а
Wm
/7.:
?> Е? Е?
б
Рис. 1. Зонные энергетические диаграммы контактов металл - полупровод.
ник [6].
Контакты металл - полупроводник
259
Работой выхода называется разность энергий между уровнем вакуума и
