Metalli-pooljuhi kontakt (Schottky barjäär) Metalli-pooljuhi kontakt (Schottky barjäär) Metalli-pooljuhi kontakt (Schottky barjäär)

Σχετικά έγγραφα
Lokaalsed ekstreemumid

Funktsiooni diferentsiaal

Ruumilise jõusüsteemi taandamine lihtsaimale kujule

HAPE-ALUS TASAKAAL. Teema nr 2

Kompleksarvu algebraline kuju

9. AM ja FM detektorid

MOSFET tööpõhimõte. MOS diood. Tsoonipilt. MOS diood Tüüpiline metall-oksiid-pooljuht (MOS) diood omab sellist struktuuri

Vektoralgebra seisukohalt võib ka selle võrduse kirja panna skalaarkorrutise

Eesti koolinoorte 43. keemiaolümpiaad

MATEMAATIKA TÄIENDUSÕPE MÕISTED, VALEMID, NÄITED LEA PALLAS XII OSA

MATEMAATIKA TÄIENDUSÕPE MÕISTED, VALEMID, NÄITED, ÜLESANDED LEA PALLAS VII OSA

6 Vahelduvvool. 6.1 Vahelduvvoolu mõiste. Vahelduvvooluks nimetatakse voolu, mille suund ja tugevus ajas perioodiliselt muutub.

Temperatuur ja soojus. Temperatuuri mõõtmise meetodid. I. Bichele, 2016

Planeedi Maa kaardistamine G O R. Planeedi Maa kõige lihtsamaks mudeliks on kera. Joon 1

Jätkusuutlikud isolatsioonilahendused. U-arvude koondtabel. VÄLISSEIN - COLUMBIA TÄISVALATUD ÕÕNESPLOKK 190 mm + SOOJUSTUS + KROHV

4.2.5 Täiustatud meetod tuletõkestusvõime määramiseks

2017/2018. õa keemiaolümpiaadi piirkonnavooru lahendused klass

Graafiteooria üldmõisteid. Graaf G ( X, A ) Tippude hulk: X={ x 1, x 2,.., x n } Servade (kaarte) hulk: A={ a 1, a 2,.., a m } Orienteeritud graafid

Vektorid II. Analüütiline geomeetria 3D Modelleerimise ja visualiseerimise erialale

Teaduskool. Alalisvooluringid. Koostanud Kaljo Schults

ISC0100 KÜBERELEKTROONIKA

Kirjeldab kuidas toimub programmide täitmine Tähendus spetsifitseeritakse olekuteisendussüsteemi abil Loomulik semantika

Keemia lahtise võistluse ülesannete lahendused Noorem rühm (9. ja 10. klass) 16. november a.

Matemaatiline analüüs I iseseisvad ülesanded

ISC0100 KÜBERELEKTROONIKA

PLASTSED DEFORMATSIOONID

Koormus 14,4k. Joon

Ehitusmehaanika harjutus

Matemaatiline analüüs I iseseisvad ülesanded

Energiabilanss netoenergiavajadus

Smith i diagramm. Peegeldustegur

Geomeetrilised vektorid

Deformeeruva keskkonna dünaamika

1. Mida nimetatakse energiaks ning milliseid energia liike tunnete? Energia on suurus, mis iseloomustab keha võimet teha tööd. Liigid: mehaaniline

T~oestatavalt korrektne transleerimine

28. Sirgvoolu, solenoidi ja toroidi magnetinduktsiooni arvutamine koguvooluseaduse abil.

INTERFERENTS. Saateks. 1. Teoreetilised alused

1.2 Elektrodünaamiline jõud

HSM TT 1578 EST EE (04.08) RBLV /G

ITI 0041 Loogika arvutiteaduses Sügis 2005 / Tarmo Uustalu Loeng 4 PREDIKAATLOOGIKA

Sild, mis ühendab uurimistööd tänapäeva füüsikas ja ettevõtlust nanotehnoloogias. Kvantfüüsika

Sirgete varraste vääne

Kandvad profiilplekid

2.2.1 Geomeetriline interpretatsioon

Arvuteooria. Diskreetse matemaatika elemendid. Sügis 2008

4. KEHADE VASTASTIKMÕJUD. JÕUD

7.7 Hii-ruut test 7.7. HII-RUUT TEST 85

Eesti koolinoorte 28. füüsika lahtine võistlus

Kehade soojendamisel või jahutamisel võib keha minna ühest agregaatolekust teise. Selliseid üleminekuid nimetatakse faasisiireteks.

Andmeanalüüs molekulaarbioloogias

8. KEEVISLIITED. Sele 8.1. Kattekeevisliide. Arvutada kahepoolne otsõmblus terasplaatide (S235J2G3) ühendamiseks. F = 40 kn; δ = 5 mm.

Õige vastus annab 1 punkti, kokku 2 punkti (punktikast 1). Kui õpilane märgib rohkem kui ühe vastuse, loetakse kogu vastus valeks.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ Ι

KORDAMINE RIIGIEKSAMIKS VII teema Vektor. Joone võrrandid.

,millest avaldub 21) 23)

RF võimendite parameetrid

Kontekstivabad keeled

6.6 Ühtlaselt koormatud plaatide lihtsamad

Koduseid ülesandeid IMO 2017 Eesti võistkonna kandidaatidele vol 4 lahendused

Ülesanne 4.1. Õhukese raudbetoonist gravitatsioontugiseina arvutus

20. SIRGE VÕRRANDID. Joonis 20.1

1 Kompleksarvud Imaginaararvud Praktiline väärtus Kõige ilusam valem? Kompleksarvu erinevad kujud...

Deformatsioon ja olekuvõrrandid


KORDAMINE RIIGIEKSAMIKS V teema Vektor. Joone võrrandid.

Φ 1 =Φ 0 S 2. Joonis 3.1. Trafo ehitus ja idealiseeritud tühijooksu faasordiagramm

Compress 6000 LW Bosch Compress LW C 35 C A ++ A + A B C D E F G. db kw kw /2013

( ) ( ) ( ) Avaldame ka siin, tôestuseta, et faaside tasakaalu tingimus on täidetud vônkeringi takistuse faasikarakteristiku langeva iseloomu korral:

Formaalsete keelte teooria. Mati Pentus

DIGITAALNE MULTIMEETER MAS830B

Virumaa Kolledž. Gennadi Arjassov. L O E N G U K O N S P E K T Varraskonstruktsioonide staatika ja dünaamika. Ehitusmehaanika RAR2030.

Virumaa Kolledž Reaal ja tehnikateaduste keskus

Ecophon Line LED. Süsteemi info. Mõõdud, mm 1200x x x600 T24 Paksus (t) M329, M330, M331. Paigaldusjoonis M397 M397

Eesti koolinoorte XLVIII täppisteaduste olümpiaadi

VEDELIKU SISEHÕÕRDETEGURI MÄÄRAMINE KETTA SUMBUVATEST PÖÖRDVÕNKUMISTEST

Elastsusteooria tasandülesanne

Lisa 1.1. Elektrivoolu tekkemehhanism Lisa 1.2. Ohmi seadus Lisa 1.3. Elektrimõõtmised...64

TARTU ÜLIKOOL Teaduskool. STAATIKA TASAKAALUSTAMISTINGIMUSED Koostanud J. Lellep, L. Roots

TARTU ÜLIKOOL. Teaduskool. Magnetism. Koostanud Urmo Visk

Semantiline analüüs. Süntaksipuu dekoreeritakse tüübi- ja muu kontekstist sõltuva

2017/2018. õa keemiaolümpiaadi lõppvooru ülesannete lahendused klass

Töö nr. 4. Alalis- ja vahelduvvool. Elekter igapäevaelus. Mõõtmine universaalmõõturiga (testriga).

1. Soojuskiirguse uurimine infrapunakiirguse sensori abil. 2. Stefan-Boltzmanni seaduse katseline kontroll hõõglambi abil.

5. OPTIMEERIMISÜLESANDED MAJANDUSES

ibemo Kazakhstan Republic of Kazakhstan, West Kazakhstan Oblast, Aksai, Pramzone, BKKS office complex Phone: ; Fax:

ANTENNID JA RF ELEKTROONIKA. Sisukord. Loengumaterjalid Koostanud: ass. Sulev Reisberg ja prof. Andres Taklaja

F (x) = kx. F (x )dx. F = kx. U(x) = U(0) kx2

REAKTSIOONIKINEETIKA

ΔΗΜΟΤΙΚΕΣ ΕΚΛΟΓΕΣ 18/5/2014 ΑΚΥΡΑ

Funktsioonide õpetamisest põhikooli matemaatikakursuses

P P Ó P. r r t r r r s 1. r r ó t t ó rr r rr r rí st s t s. Pr s t P r s rr. r t r s s s é 3 ñ

Lecture 21: Scattering and FGR

Ecophon Square 43 LED

Elekter ja magnetism. Elektrostaatika käsitleb paigalasuvate laengute vastastikmõju ja asetumist

Eesti koolinoorte 26. füüsika lahtine võistlus

ANTENNID JA RF ELEKTROONIKA

Algebraliste võrrandite lahenduvus radikaalides. Raido Paas Juhendaja: Mart Abel

KATEGOORIATEOORIA. Kevad 2010

ELEKTRIMASINAD. Loengukonspekt

KATEGOORIATEOORIA. Kevad 2016

Transcript:

eφ Metall e ( φ χ eχ n-pooljuht eφs Vaakui tase Mõnede etallide väljuistööd Φ elektroni väljuistöö etallist χ elektroni afiinsus pooljuhis, Φ s - elektroni väljuistöö pooljuhist Φ s = χ + ( E E F Mõnede pooljuhtide elektroni afiinsused Mis juhtub, kui e terilise tasakaalu tingiustes kontakteerie etalli ja 1 pooljuhi? 2 eφ Metall eχ n-pooljuht ev bi Vaakui tase Feri tase peab olea konstantne terilises tasakaalus ja vaakui tase peab olea pidev... eφ s 3 Vaakui tasee pidevuse tagaiseks peab siis pooljuhi Feri tase langea kontakti piirkonnas sügavaale keelutsooni. See tähendab, et osa elektrone liigub pooljuhist etalli. Metalli Feri taset need juurdetulevad elektronid ei häiri, kuna etallis on niigi elektrone väga palju. Kui siirde alalt elektronid liiguvad etalli, siis pooljuhi siirdealasse jäävad alles kopenseeriata ioniseeritud doonori aatoid ning tekib nn. tühjendatud (depletion ala. Schottky barjääri kõrguseks on pooljuhi juhtivustsooni ja etalli Feri tasee vahe: eφ Bn = eφ eχ 4 1

eφ Metall eχ eφ Bn n-pooljuht ev bi Vaakui tase eφ s = eφ eχ 5 eχ eφ ev bi p-tüüpi pooljuhi jaoks on vastavad avaldised: eφ Bp ev = E bi g ( eφ eχ = eφ eφ s Vaakui tase eφ s ev bi Elektronide jaoks, is liiguvad pooljuhist etalli, eksisteerib barjäär, ida nietatakse siseiseks potentsiaaliks (built-in potential, = eφ eφ s 6 Mõnede etallide ja pooljuhtide Schottky barjääri kõrgused, Φ Bn (V EELISED: Lihtne valistada. Kiiread kui p-n dioodid! Ooilised kontaktid. 7 8 2

Siirdeala paksus Pingestatud Schottky barjäär Kui Schottky barjääri kõrgus on teada, võie e arvutada elektrivälja profiili, siirdeala paksuse ja uud barjääri oadused. Schottky barjäär n-tüübilise pooljuhiga on analoogiline järsu p + -n siirdega (s.t. siirdeala ei ulatu etalli, ida vaatlesie p-n üleinekute juures. Sealt nägie, et W = 2ε s ( V V bi en N D doonorite kontsentratsioon V rakendatud väline pinge (positiivne päripinge korral D ev bi + e( V V - bi e ( V V bi - + Pigestaata barjäär Päripidiselt pingestatud barjäär (V>0 Vastupingestatud barjäär (V<0 9 alaldaine 10 Vool Schottky barjääris Peaine vooluehhanis Schottky barjääris on teriline elektronide suunduine etalli, kusjuures vaid need elektronid võtavad sellest osa, is suudavad ületada barjääri e(v bi -V Välise pingega on võialik selle barjääri kõrgust uuta. Eeldae, et elektronide jaotus pooljuhis allub Boltzanni jaotusele, siis barjääri e(v bi -V kõrgusest suurea energiaga elektronide arv on n th = n e( Vbi V kt oe Siin n o on elektronide tihedus neutraalses alas (pooljuhi sees ja see avaldub ( E EFs kt no = Ne Vool Schottky barjääris Tulles tagasi eie tsoonipildi juurde võib näha, et barjääri kõrgus etalli poolel on eφ ( E E Kobineerides nüüd kõik kol võrrandit, saae Bn n th = ev = N bi e + e( φ V kt Siis vool, is kulgeb pooljuhist etalli on võrdne kus on lihtsalt konstant J Bn Fs = e( φbn V kt s Ne N 11 on juhtivustsooni olekute efektiivne tihedus 12 3

Vool Schottky barjääris Terilises tasakaalus on elektronide voog pooljuhist etalli võrdne elektronide vooga etallist pooljuhti, seega J s = J s = N eφbn kt Kuna barjääri kõrgus etalli pool ei sõltu välisest pingest, siis elektronide voog etallist pooljuhti on alati saa ning sõltuatu välisest pingest. Koguvool seega J = J s J s = N e J = J s e e eφbn kt ev kt ( 1 ev kt ( e 1 Piirvoolu tihedus, J s alaldaine 13 Vool Schottky barjääris PN ja SBD dioodide võrdlus P-N diood ulatub suurea pingeni, kuna kaarduvad nii n- kui ka p- regioonid SBD-l on väikse barjäär etalli poolt ja seetõttu on vastuvool suure Schottky barjääril töötavas dioodis liigutatakse PÕHILISI laengukadjaid, seetõttu puudub SBD-l difusioonahtuvus. Järelikult on SBD KIIREM diood!!! 14 Vool Schottky barjääris p + n M tühine n-si doineeriv Vool Schottky barjääris Vastuvoolu võrdlus SBD ja p-n dioodide puhul: * 2 eφ Bn 5 SBD: J st = A T exp ~ 10 A/c kbt A * - Richardsoni konstant 2 I R-G Φ B I r-g pn diood: ed p J s = p n0 L p ednn + L n p 0 ~ 10 11 A/c 2 põhiline tühine SBD voolu tuletuskäigu võib leida: http://ece-www.colorado.edu/~bart/book/book/chapter3/pdf/ch3_4_4.pdf 15 16 4

Pinnaolekute õju Schottky barjäärile Reaalses Schottky barjääris pole kunagi puhast pinda. Metalli ja pooljuhi vahel on kas õhuke oksiidikiht või eksisteerivad pooljuhi pinnal nn. pinnaolekud. Pinnaolekud haaravad elektrone ning seetõttu võivad pooljuhi tsoonid kaarduda negatiivse laengu õjul pinnal juba ila etalliga kontakteeruata. Juhul kui pinnaolekute tihedus on väga suur, siis Pinnaolekud kontakteeriine etalliga ei uudagi eriti tsoonide kõverust ning ka Feri nivoo jääb endisele taseele. Feri tase on siis hõivatud (pinned Kontaktid Materjal / Tingius n-tüüpi Metall Φ > Φ s p-tüüpi -Metall Φ < Φ s n-tüüpi - Metall Φ < Φ s p-tüüpi Metall Φ > Φ s Kontakti tüüp Barjäär Barjäär Ooiline Ooiline pinnaolekute poolt! 17 18 Kontaktid Elektronid tunneleeruvad läbi üliõhukese siirdeala Kõige lihtsa on ooilist kontakti saavutada kasutades tunnelefekti Seega pinnakiht tuleb ülelegeerida! Schottky barjääri ahtuvus Mäletatavasti iga pinge uutusega kaasneb ka uus siirdeala paksus Suureneb (või väheneb ruulaeng Q = dq/dv = A qεn A /2(V bi V = Aε/W Sarnasus plaatkondensaatoriga! 19 20 5

-V eetod Schottky barjääri alalisvoolu juhtivus = A qεn A /2(V bi V N A J = A*T 2 exp( qφ Bp /kt [exp(qv/nkt 1] = J 0 [exp(qv/nkt 1] 2 = 2(V bi V/A 2 qεn A kaldest saae N A lõikuine x-teljega annab V bi V bi Ühest I-V skaneeriisest saae vastuvoolu (J 0 ideaalsusfaktori, n Mõõtes erinevatel teperatuuridel T: barjääri kõrguse, φ Bp 21 22 Schottky barjääri vahelduvvool V(t = V + v sin(ωt I(t = I + i sin(ωt JUHTIVUS: Alalisvool: 1/R = I/V, Vahelduvvool: G = i/v Väike v: Juhtivus G on IV-kõvera tuletis Sügavad taseed E T E c Igat taset keelutsoonis iselooustab tea ajakonstant: τ = τ o exp( E T / kt J = J 0 [exp(qv/nkt 1] G = G 0 exp(qv/nkt EI sõltu sagedusest Kaod: L = G/ω Kaonurga tangens: tanδ = G/ω E v Seega ida sügava on tase, seda suure on tea ajakonstant Mida suure on tea ajakonstant, seda adalaat sagedust on vaja, et tase reageeriks Kui tase reageerib, siis toiub läbi tea pidev laengukandjate vahetus tsoonide vahel- tal on MAHTUVUS 23 24 6

Sügavad taseed Sügavad taseed E T E c E v Seega õõtes siirde ahtuvust adalatel sagedustel saae: Siirde ahtuvus= adalate taseete ahtuvus+ sügavate taseete ahtuvus Mõõtes siirde ahtuvust kõrgetel sagedustel saae: Siirde ahtuvus= adalate taseete ahtuvus Suurendae päripinget tsoonide kõverus väheneb liigub tsoonis allapoole Pingel V>V x on sügav tase täielikult ülalpool p õju kaob! Väheneb ahtuvus ja suureneb 2 -V kõvera kalle suur ω väike ω 25 2 = 2(V bi V/A 2 qε(n A1 +N A2 26 Sageduse õju, G/ω tanδ = G/ω Piirpinna olekud Piirpinna olekud- interface states Ainult adalad taseed: pole näha, G sõltuvustes pole näha, G sõltuvustes ja G suurenevad Lisaks ka sügavad taseed: Maksiu sagedusel : ω ax = 1 τ 27 2 -V Log(G-V G/ω, - ω 28 7

Piirpinna olekud Sõltuvused on saad nagu sügavate tsentrite korral! Adittance spectroscopy Adittance spectroscopy:, G, tanδ sageduse ω funktsioonina G/ω, - ω KUIDAS TEHA VAHET SIIS? Mõõdae sõltuvusi erinevatel vastupingetel! Kui sõltuvused nihkuvad sageduse teljel, siis on tegeist piirpinna olekutega Sügavate taseete korral nihkuist ei toiu! 29 = R d2 d + R b2 b + ω 2 R d2 R b2 d b ( d + b (R d +R b 2 + ω 2 R d2 R b2 ( d + b R d +R b + ω 2 R d R b (R d d2 +R b b2 G = (R d +R b 2 + ω 2 R d2 R b2 ( d + b b- bulk, d- interface Me võie tõepoolest siuleerida sügavaid taseeid ekvivaletskeeide abil! (sellel pole küll ingit füüsikalist sisu!! Teatavasti võnkeringi kohta: τ = R 30 Adittance Spectroscopy Kaonurga tangens: Maksiui asukoht: 1/ω ax = R b b ( b + d R b ~ exp( E a /kt Pooljuhi takistus sõltub teperatuurist Adittance Spectroscopy ole-ole Plots R ω=0 d R d ω=00 b R b b = geo = εa/d ( plaatkondensaator ole-ole plot on G/ω vs. Siis saae e pooljuhi takistuse aktivatsiooni energia õõtes tanδ Võib leida pooljuhi ε (kui e teae siirde pindala ja paksust sõltuvust! 31 32 8

Adittance spectroscopy Adittance spectroscopy Põhivaleid Näivjuhtivus- adittance ω t Defektitaseest põhjustatud ahtuvuse järsk uutus Y = G + iω Elektrijuhtivus- conductance Mahtuvus- capacitance 33 34 Adittance spectroscopy Adittance spectroscopy (F (10-9 12 10 8 6 4 294-4 bias = 0 V 14.10.02 1000 10000 100000 1000000 ω (s -1 T 35 G/ω-G 0 /ω (10-9 4.5 294-4 bias = 0 V 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 ax T 100 1000 10000 100000 f (Hz ω ( T = 2N v σ exp( E / kt = 2χ T, V th n, p T spektris järsk langus G spektris aksiu 0 2 exp( E T / kt 36 9

ax ω/t 2 (s -1 K -2 10 1 0.1 E a G = 157.6 ± 7.7 ev bias = -1 V 294-4 21.10.02 E G a = 164.6 ± 1.5 ev bias = 0 V Piirpinna olekute aktivatsioonienergia, s.o. Feri nivoo asukoht piirpinnal 3 4 5 6 7 1000/T (K -1 37 10