2022-2023学年高二物理竞赛课件：金属半导体接触及能级图

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金属半导体接触及能级图

1.金属和半导体的功函数金属中的电子绝大多数所处的能级都低于体外能级。金属功函数的定义:真空中静止电子的能量E0

与金属的EF

能量之差，即上式表示一个起始能量等于费米能级的电子，由金属内部逸出到真空中所需要的最小值。金属中的电子势阱EFWm

越大,金属对电子的束缚越强在半导体中，导带底EC

和价带顶EV一般都比E0

低几个电子伏特。半导体功函数的定义:真空中静止电子的能量E0

与半导体的EF

能量之差，即Ws

与杂质浓度有关E0ECEFEV

Ws电子的亲合能2.接触电势差Ev

Ws(a)接触前半导体的功函数又写为D

（b）间隙很大(D>原子间距)金属表面负电半导体表面正电Vm:

金属的电势Vs:半导体的电势平衡时,

无电子的净流动.相对于(EF)m,半导体的(EF)s下降了接触电势差:金属和半导体接触而产生的电势差Vms.

（c）紧密接触

半导体表面有空间电荷区

空间电荷区内有电场电场造成能带弯曲E+_因表面势Vs<0

能带向上弯曲qVD接触电势差一部分降落在空间电荷区,另一部分降落在金属和半导体表面之间若D

原子间距,电子可自由穿过间隙,Vms0,则接触电势差大部分降落在空间电荷区（d）忽略间隙qVD半导体一边的势垒高度金属一边的势垒高度

半导体表面形成一个正的空间电荷区

电场方向由体内指向表面(Vs<0)

半导体表面电子的能量高于体内的，能带向上弯曲，即形成表面势垒当金属与n型半导体接触Wm>Ws在势垒区中，空间电荷主要

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