E - 경상대학교

경상대학교 물리학과 김현수9-1제9장금속-번도체 이종접합 및 반도체 이종접합9.1 쇼트키(Schottky) 장벽 다이오드9.1.1 정성적 특성φm> φ s인 경우φ : 금속의 일함수mφ : 반도체의 일함수sχ : 전자 친화력φφ: 쇼트키장벽B0B 0= m( φ − χ)VbiVbi: 내부전위장벽= ( φ −φ )B0 n역방향 바이어스순방향 바이어스

경상대학교 물리학과 김현수9-29.1.2 이상적 접합특성반도체의 도핑이 균일한 경우 금속-반도체 접합의 공간전하영역에서의 전계 ←Poisson 방정식dEρ(x)eNd= → E =dx ε ∫ εBCseNE = −εat x = x ,sd( xnnE = 0 → C− x)seNdxdx = + Cε1seNdx= −εsn1공간전하영역의 폭(W): p + n 접합의 경우와 동일W = xn⎡ 2εs( Vbi+ V= ⎢⎣ eNdR) ⎤⎥⎦1/ 29.1.3 장벽높이에 있어서의 비이상적인 효과쇼트키 효과 : 영상전하의 힘에 의해 유발되는 전위장벽 저하−φ(x)= +∫∞x− e=16πεxEdx'= +0( at∫∞xe4πε⋅ 4( x')0x = ∞,φ = 0)2dx'유전체내에 전계가 존재하는경우− e−φ(x)= − Ex16πεx0F=2− e4πε(2x)02= −eEd(eφ(x))dxΔφ== 0 → xeE4πε0m=e16πεE0

경상대학교 물리학과 김현수9-3계면 층과 계면준위가 있는 경우J= ∫ ∞s→ me'E Cvxdn절연체φ 0:표면준위9.1.4 전압-전류 관계쇼트키 다이오드의 전류 : 주로 다수캐리어에 기인열전자 방출이론으로 설명, Maxwell-Boltzmann 근사 적용dn = gdn =1 ∗ 2mnv2C( E)f4π(2m3hF∗m( E)dE)3/ 2= E − E ,CE − EJ = JCs→me− ( E−E− JF )/m→skTdEJJ∗= ( A T( A=J∗sT2e−eφBn/ kT)( eeV / kTa−1)∗ 24πemnk≡ : 유효 Richardson상수)3heVa/ kT∗ 2 −eφBn/ kT( e −1),( J = A T e )sT

경상대학교 물리학과 김현수9-4JJsTsT∗= A T∗= A T22ee−eφ−eφBnB 0/ kT( 영상력 저하효과 : φ/ kT: 역포화전류밀도eBn−eΔφ/ kT= φB0− Δφ)9.1.5 쇼트키장벽다이오드와pn접합 다이오드의 비교역포화 전류밀고의 크기쇼트키다이오드:Jpn 다이오드 : JJsT>> Jss=sTeD n∗= A Tp0( 생성전류밀도)nLn2e−eφBneDpn+Lp/ kTn0( 열전자 방출)( 확산)스위칭 특성

EF경상대학교 물리학과 김현수9.2 금속-반도체 저항성 접촉 φ < 인 경우eφ meχeφ smφ sECE FE FiE V금속-n반도체에 대한 이상적인 에너지 밴드 그림 (접촉 전후)E FeφmeφnE CE FE FiE V9-5접촉비저항E FE CE VE FE CRc=⎛⎜⎝∂J∂V⎞⎟⎠−1V = 0[ Ω − cm]E VJ∗= ( A T2e−eφBn/ kT)( eeV / kTa−1)금속에 양전압을 가한 경우금속 - n + 반도체접합의 터널링 장벽반도체에 양전압을 가한 경우Rc=( kT/ e)e∗A T+ eφ2Bn/ kTE Feφ Bn−e−eE CE FE VJt( E∝ eoo−eφBn/ Eoo∗eh Nd⎜ 2 ε smnh ⎟⎞⋅( φBnNd)= )⎝⎠∗R2 ε mc∝ esn금속 − n⎛ + +반도체접합

경상대학교 물리학과 김현수9-69.3 이종(hetero)접합E C1E C1E C 2E C1E V1E C 2E V1E C 2E V1StraddlingE V 2StaggeredE V 2Broken gapE V 2이형(anisotype) 이종접합 : nP or Np동형(isotype) 이종접합 : nN or pPΔ E = e( χ − χ )ΔECC+ ΔEVn= Epgp− Egn= ΔEg

경상대학교 물리학과 김현수9-6이차원 전자가스열평형상태에 있는 nN GaAs-AlGaAs이종접합의 에너지밴드 다이어그램삼각형태 전위우물 근사V ( z)= eEzV ( z)= ∞Z > 0Z < 0n(z)적게 도핑되거나 진성인 GaAs영역에 존재하는 이차원 전자가스는 불순물에 의한 산란효과가 최소화 되어 전자이동도가크게됨z