Шотки барьер

Потенциальный барьер, образующийся в приконтактном слое полупроводника, граничащем с металлом. Назван по имени немецкого учёного В. Шотки (W. Schottky). Исследовавшего такой барьер в 1939. Для возникновения потенциального барьера необходимо, чтобы работы выхода (См. Работа выхода) металла и полупроводника были различными, на что впервые указал сов. Учёный Б. И. Давыдов в 1939. При сближении полупроводника n-типа с металлом, имеющим большую, чем у полупроводника, работу выхода Ф, металл заряжается отрицательно, а полупроводник — положительно, т.к. Электронам легче перейти из полупроводника в металл, чем обратно (при сближении полупроводника р-типа с металлом, обладающим меньшей Ф, металл заряжается положительно, а полупроводник — отрицательно).

При установлении равновесия между металлом и полупроводником возникает Контактная разность потенциалов. Uk = (Фм — Фп)/е (е — заряд электрона). Из-за большой электропроводности металла электрическое поле в него не проникает, и разность потенциалов Uk создаётся в приповерхностном слое полупроводника. Направление электрического поля в этом слое таково, что энергия основных носителей заряда в нём больше, чем в толще полупроводника. Это означает, что в полупроводнике n-типа энергетической зоны в приконтактной области изгибаются вверх, а в полупроводнике р-типа — вниз (см. Рис.). В результате в полупроводнике вблизи контакта с металлом при Фм > Фп для полупроводника n-типа, или при Фм < Фп для полупроводника р-типа возникает потенциальный барьер.

Высота Ш. Б. Ф0 = Фм — Фп. В реальных структурах металл — полупроводник это соотношение не выполняется, т.к. На поверхности полупроводника или в тонкой диэлектрической прослойке, часто образующейся между металлом и полупроводником, обычно имеются локальные электронные состояния. Находящиеся в них электроны экранируют влияние металла так, что внутренне поле в полупроводнике определяется этими поверхностными состояниями и высота Ш. Б. Не зависит от Фм. Как правило, наибольшей высотой обладают Ш. Б., получаемые нанесением на полупроводник n-типа плёнки Au. На высоту Ш. Б. Оказывает также влияние сила «электрического изображения» (см. Шотки эффект). Ш. Б. Обладает выпрямляющими свойствами. Ток через Ш. Б. При наложении внешнего электрического поля создаётся почти целиком основными носителями заряда.

Величина тока определяется скоростью прихода носителей из объёма к поверхности или в случае полупроводников с высокой подвижностью носителей — током термоэлектронной эмиссии (См. Термоэлектронная эмиссия) в металл. Контакты металл — полупроводник с Ш. Б. Широко используются в сверхвысокочастотных детекторах и смесителях (см. Шотки диод), Транзисторах, Фотодиодах и в др. Лит. Стриха В. И., Бузанева Е. В., Радзиевский И. А., Полупроводниковые приборы с барьером Шоттки, М., 1974. Стриха В. И., Теоретические основы работы контакта металл — полупроводник, К., 1974. Милнс А., Фойхт Д., Гетеропереходы и переходы металл — полупроводник, пер. С англ., М., 1975. Т. М. Лифшиц. Энергетическая схема контакта металл — полупроводник. А — полупроводник и металл до сближения.

Б, в — идеальный контакт металла с полупроводником n- и p-типов. Г — реальный контакт. М — металл, П — полупроводник, Д — диэлектрическая прослойка, С — поверхностные электронные состояния. Eвак, Eν, Eс— уровни энергии электрона у «потолка» валентной зоны, у «дна» зоны проводимости и в вакууме. EF — энергия Ферми..