【正文】 可以認為其全降落在結(jié)區(qū)， V使 p區(qū)電勢升高，則勢壘降低，電子不斷從 n區(qū)向 p區(qū)擴散，空穴也不斷從 p區(qū)向 n區(qū)擴散，由于是多子運動，所以隨外加電壓的增加，擴散電流顯著增加；反之施加反向偏壓－ V時，外加電場與自建電場一致，使勢壘升高，漂移運動成了主要方面，由于是少子運動，所以反向電流很小，且不隨反向電場的增大有很大增加。四、半導(dǎo)體的界面特性在正向偏壓 V下，流過 pn結(jié)的電流密度為： pn結(jié)的光生伏特效應(yīng)216。實際 pn結(jié)的反向電流與材料受到的污染、含有缺陷或外界作用有關(guān)，常常導(dǎo)致 js的實際值大于理論值。216。如光照射 pn結(jié)，在空間電荷區(qū)外一個擴散長度范圍內(nèi)光激發(fā)的電子 空穴對，使到達反向 pn結(jié)空間電荷區(qū)邊界少子濃度增高?？尚纬奢^大的光致反向電流，這正是 pn結(jié) 光生伏待效應(yīng) 的基本原理。216。同樣 PnP晶體管也應(yīng)用了增大反向少子電流的原理 .四、半導(dǎo)體的界面特性n在半導(dǎo)體片上淀積一層金屬，形成緊密的接觸，稱為金屬 半導(dǎo)體接觸 。n最重要的兩種類型接觸 。n一類是半導(dǎo)體摻雜濃度較低的情況，其伏安特性與 pn結(jié)類似，具有單向?qū)щ娦裕@種金屬 半導(dǎo)體接觸稱為肖持基勢壘二極管 (簡稱 SBD)；n另一類是半導(dǎo)體摻雜濃度很高的情況．伏安特性遵從歐姆定律，這種金屬 半導(dǎo)體接觸稱為歐姆接觸。金屬 半導(dǎo)體界面四、半導(dǎo)體的界面特性導(dǎo)電機理 : 以金屬和 N型半導(dǎo)體的 SBD為例 ,設(shè)金屬費米能級位置比 N型半導(dǎo)體費米能級低，兩者接觸達到平衡時的情況，統(tǒng)一的費米能級金屬表面帶負電、負電荷集中在表面很薄的一層．半導(dǎo)體表面帶正電，正電荷區(qū)較寬，在半導(dǎo)體一側(cè)，類似于單邊突變結(jié)，自建場由半導(dǎo)體指向金屬，半導(dǎo)體中電子勢壘的高度為 qVD，而金屬的勢壘高度 :與外加偏壓無關(guān)。金屬 半導(dǎo)體界面四、半導(dǎo)體的界面特性當加正向偏壓時，半導(dǎo)體方面勢壘下降為 q(VD－ V)，而金屬勢壘不變，所以半導(dǎo)體發(fā)射到金屬的電子數(shù)目增加，可導(dǎo)出正向電流密度其中 A為常數(shù)，公式表明正向電流密度隨正向偏壓 V按指數(shù)迅速增長，q?ms越大，電流越小。當加反向偏壓時，自建場增強．而金屬勢壘 q?ms不變，形成反向電流，當反向電壓增大到一定值，反向電流趨于飽和值。肖持基二極管是利用多數(shù)載流于工作的器件，沒有少數(shù)載流子的影響，可以做為快速開關(guān)二極管、微波混頻管和微波變?nèi)荻O管；還可制作其他種類組臺器件；肖待基勢壘的形成還可應(yīng)用于化各物半導(dǎo)體材料的物理特性的測試等。金屬 半導(dǎo)體界面 金屬 半導(dǎo)體界面四、半導(dǎo)體的界面特性u若兩種品格結(jié)構(gòu)相同，晶格常數(shù)相近，但帶隙寬度不同的半導(dǎo)體材料長在一起形成結(jié)，則稱為異質(zhì)結(jié)。u若結(jié)兩側(cè)材料導(dǎo)帶類型相同稱為同型異質(zhì)結(jié)；若不相同稱為異型異質(zhì)結(jié)。由于異質(zhì)結(jié)的實現(xiàn)，為制作集成電路提供了能起良好絕緣作用的襯底，對集成電路的發(fā)展有重大意義；u可以通過改變異質(zhì)結(jié)的組分，在一定范圍內(nèi)，人為地連續(xù)可調(diào)異質(zhì)結(jié)的晶格常數(shù)、帶隙寬度等參數(shù)，則擴大了材料的應(yīng)用范圍。u而且異質(zhì)結(jié)處能帶結(jié)構(gòu)的突變，使其具有不同于單獨材料的特性，從而發(fā)展廠許多重要的半導(dǎo)體光電器件，如激光器、探測器、高電子遷移率晶體管、雙極晶體管等；u推動了半導(dǎo)體物理的發(fā)展，如 1980年 8月量子霍爾效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，開拓了半導(dǎo)體物理研究的新領(lǐng)域，展開對異質(zhì)結(jié)中二維電子氣在電場作用下的電荷輸運和在電場、磁場以及溫度場作用下的能量輸運過程的研究．并使低維系統(tǒng)的機理研究深入到了新的層次。半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)四、半導(dǎo)體的界面特性構(gòu)成異質(zhì)結(jié)的兩種材料一般應(yīng)選擇：(1)具有相同的晶格結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)盡可能相近，以便獲得無缺陷、無應(yīng)變的界面，改善結(jié)的性能。但是近年來隨著超薄層生長技術(shù)的發(fā)展，成功地生長出原子級厚度的外延層，即使材料本身的失配度很大，也可以被薄層材料的均勻彈性形變所調(diào)制，大大改善異質(zhì)結(jié)材料的質(zhì)量，而且形變應(yīng)力引起的材料能帶結(jié)構(gòu)的變化，導(dǎo)致它具有新的物理特性，發(fā)展了新型改性人工材料；(2)具有相近的熱膨脹系數(shù)；(3)滿足一定要求的能隙寬度和電子親和能。半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)四、半導(dǎo)體的界面特性pMIS結(jié)構(gòu) —— 即金屬 絕緣體 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；p在設(shè)計和制造半導(dǎo)體器件時，常常在半導(dǎo)體表面生長一層絕緣層，可以起鈍化作用，但是絕緣層中總是存在一些電荷．在絕緣體 半導(dǎo)體界面處存在局域的電子能量狀態(tài)，即界面態(tài)，既會影響器件的性能，又會影響器件的穩(wěn)定性和可靠性，因此研究表面層的狀態(tài)是十分重要的；pMIS結(jié)構(gòu)不僅是大多數(shù)半導(dǎo)體器件中的實際結(jié)構(gòu)．而且是MOS(金屬 氧化物 半導(dǎo)體 )晶體管、 CCD(電荷耦合器件 )的基本組成部分。p理想 MIS結(jié)構(gòu)指既忽略絕緣層中電荷和界面態(tài)的影響，也不考慮 MIS系統(tǒng)的功函數(shù)差。 MIS結(jié)構(gòu)四、半導(dǎo)體的界面特性設(shè) P型半導(dǎo)體襯底接地，金屬板 (柵極 )施加電壓 VG將產(chǎn)生垂直半導(dǎo)體表面的電場，從 4種柵壓 VG下的 MIS能帶圖，其中 E0為真空能級， ?0和 ?3分別為絕緣體導(dǎo)帶底和半導(dǎo)體導(dǎo)帶底對真空能級的差，稱為絕緣體和半導(dǎo)體的電子親和能。 ?s0為半導(dǎo)體對絕緣體的電子親和能； ?m和 ?s分別為金屬和半導(dǎo)體的真空功函數(shù)； ?m0和 ?s0分別為金屬和半導(dǎo)體對絕緣體的勢壘能量。 MIS結(jié)構(gòu)四、半導(dǎo)體的界面特性 MIS結(jié)構(gòu)實際 MIS結(jié)構(gòu)與理想情況結(jié)果不同，人們利用這一差別進行比較，確定絕緣層電荷量、界面態(tài)等性質(zhì)，還可根據(jù)瞬態(tài) CV特性來確定半導(dǎo)體表面層中少數(shù)載流子壽命。利用半導(dǎo)體表面效應(yīng)制作MOS場效應(yīng)晶體管，在集成電路中具有廣泛應(yīng)用。五、半導(dǎo)體的磁學(xué)性質(zhì)霍爾效應(yīng)半導(dǎo)體樣品沿 x方向通過較小的電流 I，在 y方向加一個磁場 B，樣品厚度為 d，實驗發(fā)現(xiàn)在 z方向樣品兩端產(chǎn)生一個電壓 VH，這個現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。其中 R為霍爾系數(shù)。載流子濃度和遷移率都是半導(dǎo)體材料的重要參數(shù)，通過霍爾系數(shù)測量 ,可以確定載流子濃度和遷移率。該電壓稱為霍爾電壓，可表示為：五、半導(dǎo)體的磁學(xué)性質(zhì)對于 P型樣品，可得樣品霍爾系數(shù)與空穴濃度的關(guān)系對于 N型半導(dǎo)體可得霍爾系數(shù)表達式一般請況，總霍爾系數(shù) RH的表達式 :RH=1/e(p?2hn?2e)/(p?h+n?e)霍爾效應(yīng)五、半導(dǎo)體的磁學(xué)性質(zhì)在通電的半導(dǎo)體上置于磁場時，半導(dǎo)體的電阻將發(fā)生變化．這種現(xiàn)象稱為電磁阻效應(yīng)，也稱為磁阻效應(yīng)。機理： 加磁場后，半導(dǎo)體內(nèi)運動的載流子會受到洛倫茲力的作用，而改變路程的方向，因而延長了電流經(jīng)過的路程，引起電阻增加。磁阻通常用加場前后電阻率的比值表示：其中 ?H為外加磁場 B時的電阻率 , ?0為無外加磁場時的電阻率，?為遷移率， c為光速。利用磁阻效應(yīng)制作的半導(dǎo)體磁敏電阻，已得到廣泛應(yīng)用。磁阻效應(yīng)作業(yè)：1. 什么是直接半導(dǎo)體？什么是間接半導(dǎo)體？2. 簡述 pn結(jié)的形成，分析 pn結(jié)的平衡能帶結(jié)構(gòu)。3. 什么是霍爾效應(yīng)？如何根據(jù)霍爾效應(yīng)測定半導(dǎo)體的載流子類型？4. 根據(jù) GaAs的能帶結(jié)構(gòu)說明它的導(dǎo)電特性和典型應(yīng)用。