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第七讲金属和半导体的接触
7.1金属和半导体的功函数
金属-半导体接触:
金属和半导体接触所形成的结构,简称金—半(M—S)接触。
金—半接触的基本类型:
1.整流接触具有单向导电性
2.非整流接触不论外加电压的极性如何都具有低阻特性,没有整流作用。
金属
T0K——金属中的电子填满了EF以下的所有能级,
高于EF的能级全部是空的
>EF的能级
热激发
只有EF附近的少数电子跃迁
T0K<EF的能级
大部分电子仍不能脱离金属而逸出体外
结论:
金属中的电子虽然能在金属中自由运动,但绝大多数所处的能级都低于体外能级。
电子从金属中逸出条件:必须外界给它足够的能量。
E--真空中电子的静止能量
0E0
W--金属的功函数W
mm
(E)
(E)--金属的费米能级Fm
Fm
WE(E)金属中的电子势阱
m0Fm
金属功函数——表示一个起始能量等于费米能级的电子,由金属内部逸出到
真空中所需要的最小能量。
Ø功函数的大小标志着电子在金属中束缚的强弱。
半导体
T0KT0K
空带导带
满带近满带
半导体中的电子如何能跑到真空中呢?
半导体的功函数:WE(E)
s0Fs
物理意义:一个起始能量等于费米能级的电子,由半导体内部逸出到真空中所
需要的最小能量。
电子亲合能:E0Ec
物理意义:使半导体导带底的电子逸出体外所需
要的最小能量。
半导体功函数
另一种表示:WE
sn
半导体的功函数:
WE(E)
s0Fs
与温度和杂质浓度有关
电子亲和能χ:对于同一种半导体,保持定值,与材料有关。
Si:4.05eVGe:4.13eVGaAs:4.07eV
功函数的测量
紫外光电子能谱(UPS)法
优点:UPS法可以测量局部的功函数,测量的是真实功函数。
开尔文探针(Kelvin)方法
优点:准确度较高,可在不同温度下测量。
缺点:相对测量,准
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