金属和半导体的功函数是如何定义的?半导体的功函数与哪些因素有关

金属和半导体的功函数是如何定义的?半导体的功函数与哪些因素有关,第1张

把一个电子从固体内部刚刚移到此物体表面所需的最少的能量。功函数的大小通常大概是金属自由原子电离能的二分之一。同样地将真空中静止电子的能量与半导体费米能级的能量之差定义为半导体的功函数。功函数的单位:电子伏特,eV功函数(work function)又称功函、逸出功,在固体物理中被定义成:把一个电子从固体内部刚刚移到此物体表面所需的最少的能量。 真空能级:电子达到该能级时完全自由而不受核的作用。 功函数:真空能级与费米能级之差。

金属功函数:金属内部逸出到表面真空所需最小能量 半导体功函数:E0与费米能级的差 电子亲和能 使导带底的电子逸出体外所需最小能量 WSe2为P型半导体 半导体费米能级高于金属的费米能级 接触后,金属和半导体的费米能级相同,半导体的导带电子流向金属 电荷的流动在半导体表面形成正的空间电荷区(因为电子溜走了嘛) 那么半导体表面 和内部就会存在电势差,就是表面势Vs 接触电势差分布在空间电荷区和金属半导体表面间,当紧密接触时主要分布在空间电荷区 势垒高度为-qVs

很早学的,快忘了都。

大概就是金属(Metal)和半导体(Semiconductor)接触(MS接触)的时候,两边电势不同,可以分为4种情况。

先简单说明下别的:功函数,就是E0(电子能量)和Ef(费米能级)能量只差,就是电子在介质内部逸出到介质之外需要的能量。

记金属功函数为Wm=E0-(Ef)m,半导体功函数为Ws=E0-(Ef)s

所谓的4种情况就是

n型半导体:Wm>WsWm<Ws

p型半导体:Wm>WsWm<Ws

当金属和半导体接触时,由于电子系统统一,两边费米能级持平。

以n型半导体,Wm>Ws这种情况为例:

因为Wm>Ws,所以(Ef)m<(Ef)s,即电子容易从半导体流向金属,使半导体表面带正电,金属表面带负电。接触的时候产生了电势差Vd=Vm-Vs=(Ws-Wm)/q。

简单来说,金属-半导体功函数差导致了它们在接触后界面的电势差,由于这个电势差的存在,一般的MS结会具有特定方向的整流特性(例如金属和n型半导体结,导通电流只能从金属流向半导体);而更重要的是,对于重参杂半导体,由于势垒区宽度变得很薄,会有隧道效应,结果就是刚才说的整流特性失效,这种接触称为欧姆接触。

这里一般ms结的整流特性和欧姆接触结的特性对集成电路制造有着极为重要的意义。

呃。。不知道明白了没有啊~~


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