10.8 :  Metal-Yarı İletken Bağlantıları

Metal ve yarı iletkenin teması, Schottky veya Ohmik davranışlı bir bağlantının oluşmasına yol açabilir.

Schottky Bariyerleri

Schottky engelleri, iş fonksiyonuna (Φ_m) sahip bir metal, farklı iş fonksiyonuna (Φ_s) sahip bir yarı iletkenle temas ettiğinde ortaya çıkar. Başlangıçta elektronlar, metal ve yarı iletkenin Fermi seviyeleri dengede hizalanana kadar aktarılır. Örneğin, eğer Φ_m > Φ_s ise, yarı iletken Fermi seviyesi metalin temastan önceki seviyesinden daha yüksektir. Fermi seviyelerini hizalamak için yarı iletkenin elektrostatik potansiyelinin yükseltilmesi gerekir; bu, telafi edilmemiş verici iyonlarından gelen pozitif yüklerin metal üzerindeki negatif yükü dengelediği bir tükenme bölgesi ile sonuçlanır. Yarı iletkendeki tükenme genişliği, p-n bağlantılarındakine benzer şekilde hesaplanabilir.

Denge kontak potansiyeli (V_o), yarı iletkenin iletim bandından metale daha fazla e-lektron difüzyonunu önler. Bu potansiyel, iş fonksiyonu potansiyelleri arasındaki farktır (Φ_m - Φ_s). Metalden yarı iletken iletim bandına elektron enjeksiyonu için potansiyel bariyer yüksekliği (Φ_B), Φ_m - χ ile verilir; burada χ, elektron ilgisidir.

Ohmik Kontaklar

Entegre devreler gibi birçok uygulamada, her iki polarlama yönünde de doğrusal I-V karakteristiğine sahip omik metal-yarı iletken kontaklara sahip olmak çok önemlidir. Ohmik kontaklar, yarı iletkende Fermi seviyelerini hizalamak için indüklenen yük çoğunluk taşıyıcıları tarafından sağlandığında oluşur. Örneğin, Φ_m < Φ_s olan n-tipi bir yarı iletkende, Fermi seviyelerini hizalamak için elektronlar metalden yarı iletkene aktarılır ve yarı iletkenin elektron enerjileri yükseltilir. Bu, elektron akışında küçük bir voltajla kolayca aşılabilen küçük bir bariyerle sonuçlanır. Benzer şekilde, Φ_m > Φ_s olan p-tipi yarı iletkenler için bağlantı noktası boyunca delik akışı kolaylaştırılır, böylece minimum direnç sağlanır ve sinyal düzeltmesi olmaz.