ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
Второй предельный случай, когда на поверхности полупроводника имеется
большая плотность поверхностных состояний, показан на рис. 13а ,б . На рисунке
12а показана ситуация, соответствующая равновесию между поверхностными
состояниями и объемом n-полупроводника при отсутствии термодинамического
равновесия между металлом и полупроводником. Поверхностные состояния в
этом случае заполнены электронами вплоть до уровня Ферми E
Fn
, а в n-
полупроводнике образуется обедненный слой из доноров. Когда система металл-
полупроводник приводится в тесный контакт, уровень Ферми полупроводника E
Fn
понижается относительно уровня Ферми металла E
Fm
на величину, равную
контактной разности потенциалов qV
Bi
=E
Fn
-E
Fm
. Если плотность поверхностных
состояний достаточно велика (N
SS
>10
13
см
-2
) и дополнительный положительный
заряд расположен на поверхности (при малом смещении уровня E
Fn
), то ширина
пространственного заряда в n-полупроводнике W остается прежней, то есть в этом
Вакуум
E
V
E
V
E
Fn
E
F
E
C
E
C
q
ϕ
m
q
χ
n
qV
bi
W
q
ϕ
bn
а )
б )
Рис. 12. Зонные энергетические диаграммы контакта металл-полупроводник
без учета поверхностных состояний; а ) до приведения в контакт; б ) при
электрическом контакте .
n-полупроводник
n-полупроводник
E=0
E=0
металл
металл
E
V
E
V
E
Fn
E
F
E
C
E
C
q
ϕ
m
q
χ
n
qV
bi
W
q
ϕ
bn
б )
Рис. 13. Зонные энергетические диаграммы контакта металл- полупроводник
при наличии поверхностных состояний; а ) до приведения в контакт; б ) при
электрическом контакте .
а )
E=0
E=0
Вакуум
E
Fm
E
Fm
металл
металл
n-полупроводник
n-полупроводник
E=0 E=0
В а куум qχ n
EC
qϕm EFn qV bi
qϕbn
EC
EFm EF
W
EV ме та лл n-по лупр о во дни к
ме та лл n-по лупр о во дни к
EV
а) б)
Ри с. 12. Зо нные э не р ге ти че ски е ди а гр а ммыко нта кта ме та лл-по лупр о во дни к
б е з уче та по ве р хно стных со сто яни й; а ) до пр и ве де ни я в ко нта кт; б ) пр и
эле ктр и че ско м ко нта кте .
E=0 qχ n E=0
В а куум EC
qϕm EFn
qϕbn qVbi
EC
EFm
EF
W
EV
ме та лл n-по лупр о во дни к ме та лл n-по лупр о во дни к
EV
а) б)
Ри с. 13. Зо нные э не р ге ти че ски е ди а гр а ммыко нта кта ме та лл-по лупр о во дни к
пр и на ли чи и по ве р хно стных со сто яни й; а ) до пр и ве де ни я в ко нта кт; б ) пр и
эле ктр и че ско м ко нта кте .
В то р о й пр е де льный случа й, ко гда на по ве р хно сти по лупр о во дни ка и ме е тся
б о льш а я пло тно сть по ве р хно стных со сто яни й, по ка за н на р и с. 13а ,б . Н а р и сунке
12а по ка за на си туа ци я, со о тве тствую щ а я р а вно ве си ю ме ж ду по ве р хно стными
со сто яни ями и о б ъ е мо м n-по лупр о во дни ка пр и о тсутстви и те р мо ди на ми че ско го
р а вно ве си я ме ж ду ме та лло м и по лупр о во дни ко м. П о ве р хно стные со сто яни я в
это м случа е за по лне ны эле ктр о на ми впло ть до ур о вня Ф е р ми EFn, а в n-
по лупр о во дни ке о б р а зуе тся о б е дне нный сло й и з до но р о в. Ко гда си сте ма ме та лл-
по лупр о во дни к пр и во ди тся в те сный ко нта кт, ур о ве ньФ е р ми по лупр о во дни ка EFn
по ни ж а е тся о тно си те льно ур о вня Ф е р ми ме та лла EFm на ве ли чи ну, р а вную
ко нта ктно й р а зно сти по те нци а ло в qVBi=EFn-EFm. Если пло тно сть по ве р хно стных
со сто яни й до ста то чно ве ли ка (NSS>1013 см-2) и до по лни те льный по ло ж и те льный
за р яд р а спо ло ж е н на по ве р хно сти (пр и ма ло м сме щ е ни и ур о вня EFn), то ш и р и на
пр о стр а нстве нно го за р яда в n-по лупр о во дни ке W о ста е тся пр е ж не й, то е стьв это м
