|
Диоды Шотки |
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 ФM и полупроводника
Фп были разными. При контакте полупроводника n-типа проводимости
с металлом, имеющим ФМ>Фп, 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 ФМ<Фп, металл заряжается положительно,
а полупроводник - отрицательно). Возникающая при установлении равновесия между
металлом и полупроводником контактная разность потенциалов равна: Uк
= (ФМ -Фп)/е, где е - заряд электрона. Из-за
большой электропроводности металла электрич. поле в него не проникает, и разность
потенциалов Uк 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 ФM>Фп
для полупроводника n-типа или при ФM<Фп для
полупроводника p-типа возникает Ш. б. высотой Фo.
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; Фп - работа выхода электрона из полупроводника, ФM - из металла;
Uк - 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 ФM 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.
T. M. Лифшиц
