Lesson22

Lesson22 17/35 10.2 表面电场效应9 10.2.4 半导体表面层的五种基本状态 4o 反型状态 Vs ↑ d ↑ Qs 对表面势依赖：从Vs1/2 到 exp(qVs/2kT) “耗尽层近似” 依然适用弱反型 2/12 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛−= kT qV qL kTQ s D s s ε耗尽状态 VB 2VB Vs ↑ d > dmax 非平衡状态，空间电荷层的载流子跟不上外加电压变化从深耗尽到热平衡反型层态所需的热驰豫时间τth为100～102s！反型层的建立不是一个很快的过程！ ( ...

17/35 10.2 表面电场效应9 10.2.4 半导体表面层的五种基本状态 4o 反型状态 Vs ↑ d ↑ Qs 对表面势依赖：从Vs1/2 到 exp(qVs/2kT) “耗尽层近似” 依然适用弱反型 2/12 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛−= kT qV qL kTQ s D s s ε耗尽状态 VB 2VB Vs ↑ d > dmax 非平衡状态，空间电荷层的载流子跟不上外加电压变化从深耗尽到热平衡反型层态所需的热驰豫时间τth为100～102s！反型层的建立不是一个很快的过程！ ( )kTqVs 2exp − 2/1 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ kT qVs ( )kTqVs 2exp 2/12 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛−= kT qV qL kTQ s D s s ε “耗尽层近似” 依然适用 19/35 10.2 表面电场效应11 10.2.4 半导体表面层的五种基本状态金属欧姆接触 d0 P-半导体绝缘层 ( ) ⎩⎨ ⎧ ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ −+⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛−=∝∝ 1exp kT qV kT qVVFEQ sssss 2/1 0 0 1exp ⎪⎭ ⎪⎬⎫⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ −−⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛+ kT qV kT qV p n ss p p ( )kTqVs 2exp − 2/1 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ kT qVs ( )kTqVs 2exp 20/35 第十章半导体表面与MIS结构 10.1 表面态概念 10.2 表面电场效应 10.3 Si-SiO2系统的性质 10.4 MIS结构的C-V特性 10.5 表面电导及迁移率 21/35 10.3 Si-SiO2系统的性质1 10.3.1 Si-SiO2系统中的电荷状态 1o Dit 1010 ~ 1012 cm-2eV-1 2o Dit 在禁带中呈现“U”形连续分布 3o Qit 与晶向关系： [111] > [110] > [100] 4o Qit 依赖退火处理 1. 界面陷阱电荷（快界面态） Qit 2. 氧化层中固定电荷 Qf 3. 氧化层中可动电荷 Qm 4. 氧化层中陷阱电荷 Qot 1.界面陷阱电荷（快界面态） Qit 界面态密度 Dit 1010 1011 1012 Ev Ec Dit 22/35 10.3 Si-SiO2系统的性质2 10.3.1 Si-SiO2系统中的电荷状态 2. 氧化层中固定电荷 Qf 1o 在外加电场下，不可移动 2o 局限于界面20nm范围以内 3o [111] > [110] > [100] 4o 不依赖于Vs, 不和体Si交换电荷，即不能充放电 5o 不依赖于Si掺杂和氧化层厚度 6o Si-SiO2界面附近的过剩Si4+导致Qf 7o 与热处理有关 3. 氧化层中可动电荷 Qm (Na+, K+) B-T实验辐射；热载流子注入等 4. 氧化层中陷阱电荷 Qot

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