Механизмы электронного транспорта в контактах металлполупроводник. Подготовил Королёв Сергей. Где используются контакты металлполупроводник? ? Диоды Вольфрам J Кремний Контакты для соединения металлического провода и полупроводника Омический контакт V R Дрейфово-диффузионная теория. Исследуемый образец. O2 S-слой n+-Cu2O I-слой n-Cu2O Metal Cu Дрейфово-диффузионная теория. Формирование барьера. b 1эВ +V 0 -V 0 Дрейфово-диффузионная теория. Приближения. N N N i 1 i 1 j 1 J ci a1 ,..., aN ai cij a1 ,..., aN ai a j ... a1 F , a2 n F , n – малы J enF eDn Дрейфово-диффузионное приближение x 1 dn F x F , n x . Одномерный случай: 0 0 dx 2 F const. 3 Соотношение Эйнштейна: e D . kT Дрейфово-диффузионная теория. Приближения. Выражение для тока. b 4 n 0 N c exp kT E n d N c exp D kT b J evd N c exp kT vd F exp eFd kT nd n 0 b ED 0 d eV exp kT m kT Nc 2 2 2 1 1 3 2 Дрейфово-диффузионная теория. Сопротивление. Сравнение с экспериментом. 1 dJ dV Область применимости дрейфоводиффузионной теории. Дрейфово-диффузионное приближение справедливо, когда dWe dx kT 1, dn dx n 1 для модели Мотта eV0 d kT eV0 1 эВ , kT 0.025 эВ d 40 Сu-Cu2O-n+Cu2O: 5 103 мкм , d 10 мкм . Metal-GaAs-n+GaAs: 102 мкм , d 101 мкм . J enF eDn 1 Термоэмиссионная теория. d 3k J e u k f k 3 4 Vk M d S fM fS b eV J A T exp exp 1 kT kT 2 Промежуточный итог. Параметры реальных диодов 10-3 10-2 10-1 100 10+1 Эффект сил изображения. сила изображения b e V - + Fbi n n n Fbi x V 0 x V 0 x V 0 e b bi e e0 e V 0 V n 1 e V 0 1 (фактор неидеальности) 1 Выражение для тока с учётом эффекта сил изображения. eV eV J AT 2 exp e 0 exp exp 1 1 n kT kT nkT e 0 , nV – определяются из эксперимента Отражение от границы. • Квантовое отражение (fq); • Рассеяние на фононе (fp). fqfp A A f q f p A e 0 eV eV J A T exp 1 1 exp exp n kT kT nkT 2 Контакт с барьером Шоттки. eV0 b d металл легированный полупроводник Туннелирование через барьер. Максимум распределения по энергиям. d e d надбарьерное прохождение эффекты туннелирования T2 PE E Thermionic emission T1 T0 1 0 f E 1 3 4 2 P E exp 2em b E 2 3 1 f E 1 exp E kT F Туннелирование через барьер. Выражение для тока. b n 1 n n T e 1 nkT E0 T eE E0 T E00 coth 00 kT Nd E00 2 m s eV eV J J s exp 1 1 exp n nkT kT 1 полевая эмиссия 2 термополевая эмиссия термоэмиссия Туннелирование через барьер. Зависимость фактора неидеальности и максимума распределения по энергиям от температуры. Em Vd Туннелирование через барьер. Дискретность пространственного заряда. rD Vd rD d eN D d dN 2 3 D 1 3 D rD N N D rD d r e r ri i Омические контакты. Metal nSi Rc exp b kT Rc dJ dV 1 V 0 Rc exp b E00 N E00 d 2 m s 1 2 mGaAs mSi Rc,GaAs Rc,Si Ещё эффекты. • Генерация и рекомбинация носителей в обеднённой области. • Инжекция дырок. • Переходные эффекты. • Эффект граничного слоя. • T0-эффект. • Другие…