WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Методи дослідження та технологія створення омічних контактів - Курсова робота

Методи дослідження та технологія створення омічних контактів - Курсова робота

напівпровідника. В рівноважному стані системи метал-напівпровідник електрону напівпровідника для проходження межі розділу необхідно подолати потенціальний бар'єр.
Рис. 1.2. Енергетичні діаграми контакту метал-напівпровідник
На рис. 1.2, а) зображена зонна діаграма металу і напівпровідника при Фм>Фп, де Фм і Фп ? робота виходу електрона у вакуум з металу і напівпровідника відповідно. При контакті металу з напівпровідником завдяки описаним процесам в системі встановлюється динамічна рівновага з вирівнюванням рівнів Фермі металу і напівпровідника і утворенням контактної різниці потенціалів, рівної різниці робіт виходу.
Якщо робота виходу електрона з металу менша роботи виходу з електронного напівпровідника (Фм<Фп), то після з'єднання електрони з металу спрямуються в напівпровідник, збагативши приконтактний шар напівпровідника основними носіями заряду і тим самим створюючи шар в напівпровіднику з підвищеною провідністю, який називають збагаченим шаром. Енергетична схема контакту метал-напівпровідник для цього випадку представлена на рис. 1.2, б).
У випадку контакту металу з дірковим напівпровідником за умови ФпФм, тобто якщо робота виходу електрона з металу менша роботи виходу з діркового напівпровідника, то утворюється запираючий шар (рис. 1.2, г).
Представляє інтерес контакт напівпровідника з металом у випадку великої контактної різниці потенціалів. При великій різниці робіт виходу електрона з металу і напівпровідника в приконтактному шарі напівпровідника може відбутися зміна механізму провідності напівпровідника.
Рис. 1.3. Енергетичні діаграми контакту метал-напівпровідник при великій контактній різниці потенціалів
Енергетичні діаграми контакту метал-напівпровідник при великій контактній різниці потенціалів приведені на рис. 1.3. Якщо робота виходу з металу істотно більша, ніж з електронного напівпровідника (Фм>Фп), то викривлення енергетичних зон приконтактного шару може бути таким, як показано на рис. 1.3, а), верхня межа валентної зони W?, може наблизитися до рівня Фермі WF настільки, що відстань від верхньої межі валентної зони до рівня Фермі буде менша ніж відстань від рівня Фермі до дна зони провідності Wс. Така енергетична діаграма характерна для діркового напівпровідника. Дірковий механізм електропровідності в електронному напівпровіднику виникає за рахунок того, що при збідненні приконтактного шару основними носіями заряду ? електронами їх концентрація тут стає меншою концентрації дірок. Цей шар називають інверсним.
В розглянутому випадку на деякій відстані від контакту завжди матиме місце шар, для якого відстані від верхньої межі валентної зони і від дна зони провідності до рівня Фермі однакові і рівні половині ширини забороненої зони. В цьому шарі, як і у власному напівпровіднику, концентрації електронів і дірок рівні. Він є межею між областями n- і р-типів електропровідності в напівпровіднику.
Інверсний шар можна одержати і в дірковому напівпровіднику, якщо робота виходу електрона з металу істотно менша за роботу виходу з діркового напівпровідника (рис. 1.3, б).
Розглянемо властивості контакту метал-електронний напівпровідник, коли Фм>Фп.
При відсутності зовнішнього електричного поля потоки електронів з напівпровідника в метал і з металу в напівпровідник однакові. Відповідні їм струми рівні між собою:
При прикладенні до системи метал-напівпровідник зовнішньої різниці потенціалів U з полярністю, протилежною полярності контактної різниці потенціалів потенціальний бар'єр контакту знизиться на величину eU (рис. 1.4, а) і, відповідно, збільшиться потік електронів з напівпровідника в метал. Струм, що відповідає цьому потоку збільшиться в exp(eU/kT) раз і буде рівний Isexp(eU/kT), оскільки згідно закону Больцмана бар'єр висотою (eUк?eU) долається в exp(eU/kT) раз більшим числом електронів, ніж бар'єр висотою eUк.
Струм, що протікає через контакт,
1.1
називають прямим струмом.
Рис. 1.4. Енергетична діаграма контакту метал-електронний напівпровідник при прикладанні зовнішньої напруги:
a ? прямої; б ? зворотної
Якщо напруженість зовнішнього електричного поля, прикладеного до системи метал-напівпровідник, має запираючий шар, співпадає по напряму з напруженістю електричного поля контактної різниці потенціалів, то потенціальний бар'єр на контакті підвищиться (рис. 1.4, б) і відповідно потік електронів з напівпровідника в метал зменшиться в exp(eU/kT) разів.
Струм, що протікає в цьому випадку через контакт,
1.2
називають зворотнім.
Відповідно до (1.1) і (1.2) рівняння статичної вольт-амперної характеристики може бути записано в наступному вигляді:
1.3
Формула (1.3) виконується для випадку тонкого запираючого шару, коли можна вважати, що носії струму не здійснюють зіткнення.
Вольт-амперна характеристика контакту метал?напівпровідник приведена на рис. 1.5.
Рис. 1.5. Вольт-амперна характеристика контакту метал-напівпровідник:
1 ? для тонкого запираючого шару, 2 ? для товстого
2. Методи дослідження параметрів поверхні напівпровідника
2.1. Визначення питомого опору зразка за його повним опором
Існують контактні і безконтактні методи визначення питомого опору . По-перше на поверхні зразка створюються металеві контакти, через два з яких пропускають струм . Між цими або якими-небудь двома іншими контактами вимірюють створюване струмом падіння напруги , де ? функція форми і розмірів зразка і контактів, яку знаходять з теоретичного розрахунку. При відомій по виміряних і обчислюють . Найпростішим методом такого типу є визначення за повним опором зразка.
Нехай напівпровідниковий зразок має форму бруска, на торці якого нанесені омічні контакти. Біля межі розділу напівпровідника і металу може утворюватися запірний шар, концентрація носіїв заряду в якому менша ніж в об'ємі напівпровідника. Тому цей шар володіє підвищеним опором. При омічному контакті відсутній такий шар або шар підвищеного опору якої-небудь іншої природи. Концентрація носіїв заряду однакова у всьому зразку, аж до межі з металом, або у випадку антизапірного шару біля металу вона збільшується. Опір антизапірного шару менший опору шару такої ж товщини в об'ємі напівпровідника, проте оскільки антизапірний шар має товщину набагато меншу довжини зразка, то зменшенням опору зразка через існування в ньому антизапірного шару можна нехтувати. Таким чином при омічному контакті опір шару будь-якої товщини поблизу межі металу і напівпровідника не більший, ніж шару такої ж товщини в об'ємі напівпровідника. Протікання через контакт струму не приводить до зміни концентрації носіїв заряду в напівпровіднику. Такі явища, як інжекція, екстракція, ексклюзія і акумуляція відсутні.
У даних умовах зв'язок струму і напруги між контактами визначається формулою
(2.1)
де ? опір зразка; ? довжина; ? площа поперечного перерізу. Тут функція має найпростіший вигляд . Змірявши роздільно і або відразу
,наприклад мостом опору, по (2.1) можна обчислити питомий опір , що не викликає
Loading...

 
 

Цікаве