Ees 30 Semana_6

• Relación de energía electrónica para un contacto ideal entre un metal y un semiconductor tipo n en ausencia de estados superficiales

• Inicialmente se muestra que el metal y el semiconductor sin contacto y el sistema no se encuentra en equilibrio térmico. • Si se un conductor conecta al semiconductor con el metal se establece equilibrio térmico los niveles de Fermi se alinean. • En relación al nivel de Fermi en el metal, el nivel de Fermi en el semiconductor es mas bajo en una cantidad igual a la diferencia de las dos Funciones de Trabajo.

Segundo caso límite. Se presenta una alta densidad de estados superficiales en la superficie del semiconductor

Espesor de la capa intermedia

Barrera de energía

Energía de la Banda Prohibida

Vaciamiento: Esta situación se produce para VG<0 y de valor pequeño. Desde el punto de vista de cargas, al ser VG<0, se depositan cargas negativas en la puerta de la capacidad MOS y en consecuencia el incremento de cargas positivas en las proximidades de la interfaz semiconductor-aislante se traduce, al tratarse de un semiconductor tipo n, en una neutralización de electrones. Esto hace que aparezcan donadores ionizados, que en este caso estarán cargados positivamente. Si este análisis se hace desde el punto de vista de bandas de energía, por una parte: E metal E semiconductor qV , lo que significa que Ef(metal)-Ef(semiconductor) = -q*Vg, lo que significa que el nivel de Fermi en el metal aumenta respecto a la del semiconductor, y por otra al ser dVG/dx >0, entonces el campo eléctrico (E) es negativo.

Equilibrio térmico

Equilibrio térmico

Polarización directa

Polarización directa

Polarización inversa

Polarización inversa

Es el aumento de corriente procedente de un cátodo, por encima del valor de saturación, como consecuencia del incremento en la tensión de ánodo. Esta variación se debe al funcionamiento incorrecto del cátodo, causado por el incremento del campo eléctrico en su superficie.

Es el flujo de partículas cargadas llamadas termoiones desde una superficie de metal (u óxido de metal) causada por una energía termal de tipo vibracional que provoca una fuerza electrostática que empuja a los electrones hacia la superficie

Procesos de transporte Basic para polarización directa

Diagrama de Banda de Energía incorporando el efecto Schottky. La energía potencial del electrón es qψ(x), y elPseudo nivel de Fermi es qΦ(x).

La Constante efectiva de Richardson calculada A** en función el campo eléctrico de Barreras para metal-Silicio

Características: •Decae exponencialmente con la distancia entre los conductores con una constante de decaimiento del orden de una decena de Amper. •Depende exponencialmente de la función de trabajo de la superficie.

Valores teóricos y experimentales de la Curva Característica para Barreras de Au-Si

Relación normada de la inyección de portadores minoritarios en función de la densidad de corriente normada

Tiempo normado de almacenamiento de portadores minoritarios en función de la densidad de corriente normada.

Vbi=Barrera de potencial en la región de vaciamiento

Función trabajo del metal Densidad de estado del metal

Vg= tensión para superar la BP. Eg= energía de la B.P

Barrera de potencial

Xm=electronegativ idad Capacidad del átomo o molécula de atrapar electrones

Potencial de trabajo

•ΦM = Función Trabajo del Metal • ΦBn = Barrera alta de la barrera metalsemiconductor • ΦBO = Valor asimptótico de ΦBn para un campo eléctrico cero • ΦO = Nivel de energía en la superficie. • ΔΦ = Nivel de energía imagen de la barrera baja • Δ = Potencial a lo largo de la capa de la interfaz • χ = Afinidad electrónica del semiconductor • Vbi = Barrera de Potencial • εS = Constante dieléctrica del semiconductor • εi = Constante dieléctrica de la capa de la interfaz • δ = Espesor de la capa de la interfaz • QSC = Densidad de carga espacial en el semiconductor • QSS = Densidad de estado superficial en el semiconductor • QM = Densidad de estado superficial en el metal

Altura de la barrera

Enlaces Covalentes

Enlaces iónicos

Función del trabajo metal

Nivel pico de Fermi

Altura de la barrera Alta Electronegatividad es la capacidad de un átomo en una molécula para atraer electrones

Ubicación del nivel de Fermi superficial para algunos metales sobre GaAs, GaSb y InP. Se observa una pequeña dependencia de la naturaleza química de los metales y del oxígeno

Índice del comportamiento de la interfaz S en función de la diferencia de la electronegatividad de los semiconductores

Medición con dopado normal Polarización directa con V> 3KT/q

Densidad de corriente de polarización directa

Aproximación estática de la barrera

Densidad de corriente en polarización directa en función de la tensión aplicada de diodos W-Si y W-GaAs.

Tensión aplicada

Diodo PtSi-Si con un anillo protector de difusión

El anillo protector es una capa difundida tipo p. El dopado da a la unión pn una más alta tensión de ruptura que la el contacto metal-semiconductor

Corriente de fuga inversa en función del diámetro del diodo para diodos NiSi-Si fabricados sobre Silicio tipo n con NO=6x1015cm-3.

La medición C-V se utiliza para estudiar la profundidad de los niveles de impurezas

Bajo polarización, todos los dadores por encima del nivel de Fermi se ionizarán si la concentración de dopantes en la superficie de contacto es alta

Ionización sobre el nivel de Fermi

Dadores profundos