Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С.М. -> "Физика полупроводниковых приборов" -> 97

Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.

Зи С.М. Физика полупроводниковых приборов — М.: Энергия, 1973. — 656 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikovihpriborov1973.djvu
Предыдущая << 1 .. 91 92 93 94 95 96 < 97 > 98 99 100 101 102 103 .. 228 >> Следующая

электрона с уровня Ферми в вакуум, называется работой выхода и
определяется как цфт (величина Фт в вольтах), рис. 1. Для металлов цФт
составляет несколько электрон-вольт и колеблется в пределах от 2 до 6 эв.
Величина qOm обычно очень чувствительна к состоянию поверхности. Наиболее
точные значения [Л. 7] для чистых поверхностей приведены на рис. 2.
Рис. I. Зонная энергетическая диаграмма на
границе между металлом и вакуумом. Работа выхода металла -.дФ т.
Эффективная работа выхода (или барьер) понижается, когда электрическое
поле прикладывается к поверхности. Снижение происходит вследствие
совместного эффекта поля и силы зеркального изображения.
Когда электрон находится на расстоянии х от металла, на поверхности
металла индуцируется положительный заряд. Сила притяжения между
электроном и индуцированным положительным зарядом равна силе притяжения
между электроном и равным положительным зарядом, находящимся на
расстоянии (-х). Этот положительный заряд является зеркальным
изображением заряда электрона. Сила притяжения, называемая силой
зеркального изображения, описывается выражением
г -rqi _ - q'i F ~ 4п (2х)2 е0 16яе0х2 ' М
где во - диэлектрическая постоянная вакуума. Работа по переходу
электрона из бесконечности в точку х представляется как
X
fi(x)=JWx = 1^r. (2)
со
На рис. I показана энергия, соответствующая потенциальной
энергии электрона на расстоянии х от поверхности металла.
Потенциальная энергия сил изображения
Ат'омное числе.
Рис. 2. Работа выхода металла для чистых поверхностей металла в вакууме в
зависимости от атомного номера. Наблюдается периодическая закономерность
увеличения и снижения работы выхода металла в пределах каждой группы [Л.
7]. \
Когда приложено внешнее поле g, общая потенциальная энергия РЕ
определяется как функция расстояния '(изменяемого вниз от оси х) и равна
сумме:
(3)
Понижение барьера Шоттки (принимаемое за уменьшение рабо-
ты против силы зеркального изображения) АФ и точка, при которой
начинается снижение хт (как показано на рис. 1), задаются условием d [РЕ
(x)]/dx=Q или
Снижение работы выхода металла АФ как результат действия силы зеркального
изображения и электрического поля названо эффектом Шоттки. Из уравнений
(4) и ('5) получаем ЛФ=0,12 в,
О О
х,п~60 А при g = 105 в/см и ДФ=1,2 е, хт"ПО А при <§ = 107 в/см. Таким
образом, при наличии высокого поля наблюдается значительное снижение
барьера Шоттки и эффективная работа выхода металла для термоэлектронной
эмиссий <?Фв снижается.
Приведенные результаты .могут также использоваться в системах металл--
полупроводник. Однако в этом случае поле заменяется максимальным полем на
границе раздела, а диэлектрическая постоянная вакуума во заменяется
соответствующей диэлектрической постоянной, характеризующей полупроводник
es- Последняя может отличаться от статической диэлектрической постоянной
полупроводника. Это объясняется тем, что при эмиссии время пролета
электрона от границы раздела металл--полупроводник до -максимальной
величины барьера хт меньше времени релаксации диэлектрика и полупроводник
не имеет времени,- достаточного 'для поляризации, в результате чего
наблюдается меньшее значение диэлектрической постоянной по сравнению со
статической величиной.
Однако будет показано, что диэлектрические постоянные германия и кремния
соответствуют статическим значениям.
В связи с большим значением es в системах металл - полупроводник
наблюдается меньшее снижение барьера -и -меньшее расстояние до точки
потенциального максимума, чем для системы металл - вакуум. Например, при
ss=l'6so согласно формуле .(5) АФ равно, лишь 0,03 в при g = 105 в/см и
даже меньше для более низких полей. Хотя снижение барьера мало, оно все
же оказывает значительное влияние на -прохождение тока в системах металл
- полупроводник. Подробнее это явление будет рассматриваться в разд. 4.
Диэлектрическая постоянная es/e0 была получена из фотоэлектрических
измерений барьера в системе зол-ото - кремний, которые будут обсуждаться
в разд. 5.
Экспериментальный результат (Л. 8] показан на рис. 3, где измеряемое
снижение барьера представляется как функция квадратного
(4)
корня из значения электричес того поля. Из уравнения (5) для силы
зеркального изображения определили диэлектрическую постоянную, равную
12±0,5. Для es/eo=12 расстояние хт меняется от '10 до
О
50 А для области поля, показанной на рис. 3.
Если предположить скорость носителей порядка 107 см/сек, время пролета
этих расстояний будет меняться в пределах от 1 •I0-14
мв
50
9
40
30
20
юо 200 зоо т Уб, \/в/см
I 1________I_________. I___________________I__________________J
103 10* 5X10* to5 1,5 x10s
6, У в/см
Рис. 3. Снижение барьера как функция электрического поля в диодах со
структурой Au-Si [Л. 8].
до 5-10-14 сек. Диэлектрическая постоянная, полученная из формулы для
силы зеркального изображения, будет сравнима с диэлектрической
'постоянной, равной примерно 12, полученной с помощью электромагнитного
Предыдущая << 1 .. 91 92 93 94 95 96 < 97 > 98 99 100 101 102 103 .. 228 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed