Электрохимия полупроводников. Батенков В.А. - 114 стр.

      Он давно известен в электрохимии и определяется из наклона тафелевских участков
обратной bа = ∆U / ∆lg ia или прямой bk = ∆U / ∆lg ik ветвей вольтамперной зависимости lg i, U
(см. уравнение (2.47) п. 2.4.6):
     α = 2.3RT/Fba = 1 – 2.3RT/Fbk.                                                           (3.20)
     Как было показано в главе 2 (п. 2.5), при обратном (анодном) смещении вероятность
(коэффициент α) и, следовательно, скорость перехода электрона через фазовую границу в
зону проводимости полупроводника n-типа: e– + Dz+ → D(z–1)+ (см. рис. 2.9) определяется за-
рядом и приповерхностной концентрацией акцепторных уровней, т. е. катионов донорной
примеси. Отсюда понятна природа новых, разрешённых энергетических уровней в запре-
щённой зоне полупроводника, и прямая зависимость наклона ВАХ ba и коэффициента α от n,
пропорциональная концентрации ионизированных атомов донорной примеси. Эмпирический
коэффициент неидеальности β по сути является обратной величиной коэффициента переноса
заряда в катодной реакции (1 – α) (см. уравнение (3.20)):
     β = 1/(1 – α) = 1/(1 – 2.3RT/Fba) = 1/(2.3RT/Fbk.) = (∆U / ∆lg ik) / (2.3RT/F).          (3.21)
     Для n-GaAs, используя уравнение (2.49a) (см. п. 2.4.6), получим зависимость β от n:
     β = 1/(1 – α) = 1/[1 – 1/(2 + 7⋅1012 /n2/3)] = (2 + 7⋅1012 /n2/3) / (1 + 7⋅1012 /n2/3)   (3.22)
     Из этой формулы следует рост значений коэффициента β с увеличением концентрации
носителей, особенно быстрый, начиная с n > 1018 см-3.
     Так для n: 1015, 1016, 1017, 3⋅1017, 1018, 3⋅1018, 1019, 3⋅1019, 1020, 1021 см–3
     β равно: 1.00, 1.01, 1.03, 1.06, 1.13, 1.24, 1.40, 1.59, 1.75, 1.93.

     3.6.4. Электрическая схема контакта металл – полупроводник
    В общем случае сопротивление контакта металл – полупроводник можно представить в
виде электрической резистивной схемы, приведённой на рисунке 3.7.
                           Roм
                                                    Рис. 3.7. Электрическая схема контакта МП.
     Rsc                                    Ioм
                                             I     Rsc – объёмное сопротивление полупроводника,
                                                   Roм– омическое сопротивление контакта,
                     Rms         Rox               Rms – его нелинейное сопротивление, Ims= I o eAU,
                                            Ims    Rox – сопротивление оксида. I – общий ток


      У нормального выпрямляющего контакта МП, когда промежуточный оксид тонок и его
сопротивление Rox мало (рис. 3.4, случай b), а омическая проводимость отсутствует (Roм велико),
основной вклад в суммарное сопротивление вносит нелинейное сопротивление контакта МП
Rms (рис. 3.7). Для диода Ni – арсенид галлия n-типа в прямом направлении (рис. 3.6, линия 1)
оно изменяется от десятков мегаомов (S = 1 см2) при малых смещениях (< 0.1 В) до долей Ома
при напряжении более 0.4 0.6 В. При высоких смещениях (рис. 3.6, кривая 2) начинает сказы-
ваться сопротивление полупроводника Rsc включающее в основном объёмное сопротивление по-
лупроводника, а также сопротивление омического контакта и проводников (см. уравнение (1.81).
      Нарушения в тонкой пассивирующей пленке промежуточного оксида, которые создают
каналы омической проводимости, приводят к появлению шунтирующего омического сопро-
тивления Roм (рис. 3.7). Оно может сильно снижать нелинейное сопротивление Rms диода при
малых смещениях, увеличивая общий ток I ≈ Ioм на порядки (рис. 3.6, кривая 3).
      Формирование толстого промежуточного оксидного слоя с высоким омическим сопро-
тивлением (рис. 3.4, случай с) ведет к росту коэффициента нелинейности β и высоты барьера
(рис. 3.6, линия 4). Прямые ветви ВАХ таких контактов обычно нелинейны в полулогариф-
мических координатах lg i–U.

                                                   114