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真空能级表示了电子从材料表面逸出所需的能量阈值。它通常位于半导体导带的上方,是比较各种材料中电子能量的基准。

半导体中的电子亲和力是指导带的最小值与真空能级之间的能隙,它决定了半导体接受额外电子难易程度的关键参数。

功函数能够表示将电子从费米能级(电子有 50% 存在几率的能级)移动到真空能级所需的最小能量。不同材料中功函数的值各不相同,金属通常会表现出较高的功函数,从 2 eV 到 5 eV 不等,这是因为它们的费米能级非常密集。

另一方面,半导体由于其费米能级受到掺杂和温度变化等因素的影响而具有不同的性质,因此会以动态功函数的形式来进行表示。

当金属和半导体发生接触时,它们会寻求平衡,并通过电荷转移在整个结点处形成均匀的真空能级,并且会一致持续到两种材料的费米能级对齐​​。这将会引发半导体内部的能带发生弯曲,从而产生肖特基势垒,即电子穿过金属-半导体交界处的势能势垒。

肖特基势垒的高度决定了结点的导电性,它是由金属的功函数和半导体的电子亲和力之间的关系所决定的。

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Fermi LevelVacuum LevelElectron AffinityWork FunctionConduction BandSemiconductorCharge TransferSchottky BarrierEnergy Band BendingConductivity

来自章节 10:

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