шоттки барьер

ШОТТКИ БАРЬЕР - потенциальный барьер, образующийся в приконтактном слое полупроводника, граничащем с металлом; исследован В. Шоттки (W. Schottky) в 1939. Для возникновения Ш. б. необходимо, чтобы работы выхода электронов из металла Ф_M и полупроводника Ф_п были разными. При контакте полупроводника n-типа проводимости с металлом, имеющим Ф_М>Ф_п, металл заряжается отрицательно, а полупроводник - положительно, т. к. электронам легче перейти из полупроводника в металл, чем обратно (при контакте полупроводника р-типа проводимости с металлом, обладающим Ф_М<Ф_п, металл заряжается положительно, а полупроводник - отрицательно). Возникающая при установлении равновесия между металлом и полупроводником контактная разность потенциалов равна: U_к = (Ф_М -Ф_п)/е, где е - заряд электрона. Из-за большой электропроводности металла электрич. поле в него не проникает, и разность потенциалов U_к создаётся в приповерхностном слое полупроводника. Направление электрич. поля в этом слое таково, что энергия осн. носителей заряда в нём больше, чем в толще полупроводника. Это означает, что в полупроводнике n-типа энергетич. зоны в приконтактной области изгибаются вверх, а в полупроводнике p-типа - вниз (рис.). В результате в полупроводнике вблизи контакта с металлом при Ф_M>Ф_п для полупроводника n-типа или при Ф_M<Ф_п для полупроводника p-типа возникает Ш. б. высотой Ф_o.

Энергетическая схема контакта металл - полупроводник: а -полупроводник n-типа и металл до сближения; б и в - идеальный контакт металла с полупроводником n- и p-типов; г - реальный контакт металла с полупроводником n-типа; M - металл; П -полупроводник; Д-диэлектрическая прослойка; -уровни энергии электрона у потолка валентной зоны, у дна зоны проводимости и в вакууме; -энергия Ферми; Ф_п-работа выхода электрона из полупроводника, Ф_M - из металла; U_к - разность потенциалов в приповерхностном слое полупроводника.

В реальных структурах металл - полупроводник это соотношение не выполняется, т. к. в поверхности полупроводника или в тонкой диэлектрич. прослойке, часто возникающей между металлом и полупроводником, обычно есть локальные электронные состояния; находящиеся в них электроны экранируют влияние металла так, что внутр. поле в полупроводнике определяется этими поверхностными состояниями и высота Ш. б. зависит от Ф_M менее резко, чем это может быть получено из приведённой выше ф-лы. Как правило, наибольшей высотой обладают Ш. б., получаемые нанесением на полупроводник n-типа плёнки Au. На высоту Ш. б. оказывает также влияние сила "электрич. изображения" (см. Шоттки эффект).

Ш. б. обладает выпрямляющими свойствами. Ток через Ш. б. при наложении внеш. электрич. поля создаётся почти целиком осн. носителями заряда. Величина тока определяется скоростью прихода носителей из объёма к поверхности, в случае полупроводника с высокой подвижностью носителей - током термоэлектронной эмиссии.

Контакты металл - полупроводник с Ш. б. используются в СВЧ-детекторах и смесителях, транзисторах, фотодиодах и др. приборах.

Лит.: Стриха В. И., Бузанева E. В., Радзиевский И. А., Полупроводниковые приборы с барьером Шоттки, M., 1974; Стриха В. И., Теоретические основы работы контакта металл - полупроводник, К., 1974; Милнс А., Фойхт Д., Гетеропереходы и переходы металл - полупроводник, пер. с англ., M., 1975.

T. M. Лифшиц.

   <<      Предметный указатель      >>