半导体物理

从能量的角度：费米能级是化学势，定义为系统增加一个电子引起自由能的变化。热平衡时由于吉布斯函数取极值，那多元系的化学势必须相同，也就是说费米能级相同。

从电子填充的角度：由于电子能级填充满足费米狄拉克分布，那么大于0K情况下填充概率为0.5时的能量就是费米能级。这是半导体中常用考虑的角度。

接触时由于电子能量的差异，电子会从费米能级高的地方流向费米能级低的地方。那么，费米能级低的地方由于负电势-V的存在，整体能量上升U=(-e)(-V)=eV，直到费米能级平齐，此时接触电势差V等于功函数之差。

当接触时费米能级对齐，半导体的结区能带弯曲。能带弯曲同样可以有两种理解方式：

从能量的角度：

从电子填充的角度：假设电子从半导体跑向金属表面，半导体表面电荷减少导致费米能级会更接近于价带。也就是说导带和价带会往上弯曲。

从能量的角度：正电荷分布于半导体表面，建立一个从半导体体内到界面的电场，因此表面电势相对于体内更低，能带向上弯曲。

因为N型半导体的功函数小于金属的功函数，所以当N型半导体与金属接触时，N型半导体中的电子将向金属一边转移，结果就造成半导体表面空间电荷区中有正电荷，在金属表面（界面）上有负电荷，从而产生一个由半导体指向金属表面的电场。.....可参见“http://blog.163.com/xmx028@126”网页中的有关说明以及百度百科中的“pn结势垒”词条。

金属-半导体边界上形成的具有整流作用的区域.金属-半导体作为一个整体在热平衡时有同样费米能级.由半导体到金属,电子需要克服势垒而由金属向半导体,电子受势垒阻挡.在加正向偏置时半导体一侧的势垒下降相反,在加反向偏置时,半导体一侧势垒增高.使得金属-半导体接触具有整流作用(但不是一切金属-半导体接触均如此.如果对于P型半导体,金属的功函数大于半导体的功函数,对于N型半导体,金属的功函数小于半导体的功函数,以及半导体杂质浓度不小于10^19/立方厘米数量级时会出现欧姆接触,它会因杂质浓度高而发生隧道效应,以致势垒不起整流作用).当半导体均匀掺杂时肖特基势垒的空间电荷层宽度和单边突变P-N结的耗尽层宽度相一致.

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