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金属-半导体接触1.金属与半导体接触概论以集成电路（IC）技术为代表的半导体技术在近十几年来已经取得了迅速发展，带来的是一次又一次的信息科技进步，没有哪一种技术能像它一样，带来社会性的深刻变革。半导体技术的实现依赖于半导体的生产与应用，而在半导体的应用过程中，必然会涉及到半导体与金属电极的接触。大规模集成电路中的铝-硅接触就是典型的实例。金属与半导体接触大致可以分为两类[1]：一种是具有整流特性的肖特基接触（也叫整流接触），另一种是类似普通电阻的欧姆接触。金属与半导体接触特性与两种材料的功函数有关。所谓功函数，也称之为逸出功，是指材料的费米能级与真空能级之差，即W=E0-EF（E0为真空能级，EF为费米能级）。它是表征固体材料对电子的约束能力的物理量。然而，由于金属与半导体的费米能级有所差别，所以其功函数也不相同。就金属来而言，其费米能级EFM代表电子填充的最高能级水平，所以金属的功函数WM即为金属向真空发射一个电子所需要的最低能量（如图）；但对半导体的功函数WS而言，其功函数是杂质浓度的函数，而不像金属那样为一常数，其内部电子填充的最高能级是导带底EC，而费米能级EFS一般在EC之下。所以半导体的功函数WS一般要高于电子逸出体外所需要的最低能量χ。半导体的功函数又可表示成：WS=χ+En。其中，χ=E0CCFS-E，称为电子亲和势，En=E-E为费米能级与导带底的能量差（如图）。图金属的电子势阱图半导体的能带和自由电子势当具有理性洁净平整表面的半导体和金属接触时，二者的功函数WM和WS，一般说来是不相等。其功函数差亦为其费米能级之差，即WMSFSFM-W=E-E。所以，当有功函数差的金属和半导体接触并符合理想条件时，从固体物理学我们知道，由于存在费米能级之差，电子将从费米能级高的一边转移到费米能级低的一边，直到两者费米能级持平而进入热平衡态为止。2.金属与半导体接触的四种