半导体与金属接触,能带的变化

半导体与金属接触,能带的变化,第1张

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

半导体费米更加活跃。半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用,如二极管就是采用半导体制作的器件。半导体的费米能级比金属高,是因为半导体的费米更加活跃。通常导体材料中电子的费米波长为35nm,金属材料其尺寸小于2nm。费米波长,即费米面附近的德布罗意波长,说的通俗一点,费米面就是固体中运动状态满足一定条件的电子的集合。

固体能够导电是固体中的电子在外场作用下做定向运动的结果.从能带理论看,是电子从一个能级跃迁到另一个能级上去.

对于满带,其中能级已被电子占满,在外电场的作用下满带中的电子并不形成电流,对导电没有贡献.对于被电子部分占满的能带,在外电场的作用下,电子可以从外电场中吸收能量跃迁到未被电子占据的能级去,形成了电流,起导电作用.

金属中,由于组成金属的原子中的价电子占据的能级是部分占满的,所以金属是良好的导体.

绝缘体和半导体类似,下面都是已被电子占满的满带,中间是禁带,上面是空带.所以在热力学零度时,在外电场的作用下并不导电.当外界条件变化时,就有少量电子被激发到空带上去,在外场作用下就会参与导电.而绝缘体只是禁带宽度太大,激发电子需要很大的能量,在通常温度下,激发上去的电子很小,导电性差.


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