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金属_半导体接触势垒高度的理论计算

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金属_半导体接触势垒高度的理论计算 金属-半导体接触势垒高度的理论计算 Ξ 李书平 王仁智 蔡淑惠 (厦门大学物理系, 厦门, 361005) 2003203211 收稿, 2003205217 收改稿 摘要: 采用平均键能作为参考能级计算了十种金属2半导体接触势垒高度, 其计算结果与实验值的符合程度 不亚于 T ersoff 和M o¨ nch 所采用的电中性能级方法, 计算结果表明平均键能方法和 T ersoff 提出的电中性能级 方法一样, 可作为金属2半导体接触势垒高度的一种理论计算方法。 关键词: 势垒高度; 平均键能方法; 费米能...

金属_半导体接触势垒高度的理论计算
金属-半导体接触势垒高度的理论计算 Ξ 李书平 王仁智 蔡淑惠 (厦门大学物理系, 厦门, 361005) 2003203211 收稿, 2003205217 收改稿 摘要: 采用平均键能作为参考能级计算了十种金属2半导体接触势垒高度, 其计算结果与实验值的符合程度 不亚于 T ersoff 和M o¨ nch 所采用的电中性能级方法, 计算结果表明平均键能方法和 T ersoff 提出的电中性能级 方法一样, 可作为金属2半导体接触势垒高度的一种理论计算方法。 关键词: 势垒高度; 平均键能方法; 费米能级 中图分类号: O 47115  文献标识码: A   文章编号: 100023819 (2003) 042412204 Theoretica l Calcula tion of Barr ier He ight of M eta l- sem iconductor Con tacts L I Shup ing W AN G R enzh i CA I Shuhu i (D ep t. of P hy s. , X iam en U niv. , X iam en, 361005, CH N ) Abstract: T aken the average2bond2energy as the reference level, ten barrier heigh ts of m et2 a l2sem iconducto r con tacts are ca lcu la ted. T he co inciden t degree of ou r ca lcu la t iona l va lues and experim en ta l va lues is no t less than tha t of charge2neu tra lity po in t m ethod, adop ted by T ersoff and M o¨ nch. It show s tha t the average2bond2energy m ethod, sim ila r to T ersoff’s charge2neu2 t ra lity po in t m ethod, can be u sed as one of the m ethods in theo ret ica l ca lcu la t ion of m eta l2sem i2 conducto r con tacts. Key words: barr ier he ight; average-bond-energy m ethod; Ferm i level PACC: 3120A ; 7115A ; 7125 1 引  言 金属2半导体接触在技术上十分重要。在半导 体和集成电路中广泛地利用着各种不同性质的金 属2半导体接触, 主要有肖特基 (Scho t tky 势垒) 二 极管和欧姆接触。同时, 如何将大块半导体材料电 子态研究中的能带计算方法应用于异质结带阶和 金属2半导体接触势垒高度的计算是近十几年来一 直关注和研究的问题。笔者在异质结带阶理论计 算[ 1 ]和平均键能的物理内涵研究[ 4 ]的基础上, 结合 金属2半导体接触势垒模型, 提出了一种采用平均 键能 Em 作为参考能级的金属2半导体接触势垒高 度的计算方法, 本文介绍该方法的主要研究结果。 2 金属2半导体接触势垒模型 图 1 (a)、(b) 分别表示 Scho t tky [ 3 ]最早提出的 接触势垒模型和目前在半导体器件物理中采用的 Bardeen 接触势垒模型[ 4 ]。图中 计算公式 六西格玛计算公式下载结构力学静力计算公式下载重复性计算公式下载六西格玛计算公式下载年假计算公式 为[ 1 ]: Em = 12 {∑k∈B ZΑ(k ) [ 14 ∑4n= 1 E n (k ) + 1M c∑4+ M cn= 5 E n (k ) ]} (5) 其中, k∈B Z 指在简约布里渊区中选取的特殊 k 点, Α(k )是特殊 k 点的权重, E n (k )是半导体能带的 能量本征值。对于布里渊区的每一个 k 点的 E n (k ) , 将能量由小到大依次排列, 式 (5) 右边方括号 内第一项计算一个指定 k 点的 4 最低能量本征值 的平均值, 第二项计算紧接着的M c 个能量本征值 的平均值。笔者在平均键能的物理内涵探讨中发 现[ 2 ] , 当式 (5) 的M c= 5 时, 晶体的自由电子能带 中 Em 值与费米能级 E F 值极其接近, 在金属晶体 能带中的 Em 值也和 E F 值非常接近。仿效 T er2 soff [ 5 ]方法, 假定图 2 中的本征半导体费米能级 E sF = Em , 由下式计算金属2半导体的接触势垒高度:
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