功函数和接触电势差 共16页
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功函数:是体现电子传输能力的一个重要物理量,电子在深度为χ的势阱内,要使费米面上的电子逃离金属,至少使之获得W=X-E F的能量,W称为脱出功又称为功函数;脱出功越小,电子脱离金属越容易。
另外,半导体的费米能级随掺杂和温度而改变,因此,半导体的功函数不是常数。
功函测量方法:光电子发射阈值法、开尔文探针法和热阴极发射阻挡电势法、热电子发射法、场发射法、光电子发射法以及电子束(或离子束减速电势(retarding potential法、扫描低能电子探针法等。
紫外光电谱(UPS测量功函数1.测量所需仪器和条件仪器:ESCALAB250多功能表面分析系统。
技术参数:基本真空为3×10-8Pa, UPS谱测量用Hel(21.22eV,样品加-3.5 V偏压;另外,测量前样品经Ar+离子溅射清洗, Ar+离子能量为2keV,束流密度为0.5μA/mm2。
运用此方法一般除ITO靶材外, 其它样品都是纯金属标样。
2.原理功函数:φ=hv+ E Cutoff-E Fermi3.测量误差标定E Fermi标定:费米边微分E Cutoff标定:一是取截止边的中点, 另一种是由截止边拟合的直线与基线的交点。
4.注意事项测试样品与样品托(接地要接触良好,特别是所测试样的表面与样品托之间不能存在电阻。
用Fowler-Nordheim(F-N公式测定ITO功函数1.器件制备双边注入型单载流子器件ITO/TPD(NPB/Cu原料:较高迁移率的空穴传输材料TPD和NPB作有机层,功函数较高且比较稳定的Cu作电极,形成了双边空穴注入的器件。
制备过程:IT0玻璃衬底经有机溶剂和去离子水超声清洗并烘干后,立即置于钟罩内抽真空,在1×10-3 Pa的真空下依次蒸镀有机层(TPD或NPB和金属电极Cu。
2.功函测量方法运用Fowle~Nordheim(F-N公式变换,消除了载流子有效质量和器件厚度因素的影响,提高了测量的精度,可以简单准确地测定了ITO的功函数。
接触电势差名词解释
电势差(voltagedifference),也称作电势差或者电位差,是指两点间电容或电磁体之间的能量差。
它是电子在外力的作用下在这两点之间运动时所需要的最小能量。
因此,当两个点之间存在电势差时,就会有电流通过插座或电线。
因此,电势差可以被认为是激发电流到其他点的力量。
当地面上施加一个电压源(例如电池)时,电流会沿着电路从负极流到正极,这就会导致两点之间的电势差。
这种现象被称作接触电势差,也就是说,由于电路的构造,某一点的电势会出现一定的差别。
它在电力学之中有着重要的作用,因为它可以描述电路内部潜在的电势能量差异。
在某些情况下,这种电势差可以控制电子在芯片内部的运动方式,从而控制电路的运行状态。
而且,在大多数情况下,电势差的大小也会影响电子的运动速度,以及接触材料的磁性特性。
此外,电势差在很多其他方面也有着重要的作用,广泛应用于安全电路的设计中,以及工业的制造设备的操作中。
例如,在四象限告知中,电势差用于计算三相系统中的电压和功率,从而用于相关电路的分析和操作。
电势差也被用于计算电压和电流之间的换算,尤其是电动机驱动系统中。
因为电势差在不同的环境中具有不同的属性,因此,它的测量和监测十分重要,以保障电动机的正常运行。
最后,电势差在音频系统中也有着重要的作用,它可以用来改变声音的厚度和音色。
由此可见,电势差是一个重要的物理概念,被广泛应用于物理、能源、电子学等多个领域。
它被用来衡量不同点之间的势能差异,从而控制电路的运行状态,以及根据不同场景来实现特定功能。
可以说,电势差对于现代社会的工业发展和科技进步起着不可或缺的作用。
不同功函数的金属接触1. 介绍金属接触是材料科学中的重要研究领域。
金属接触的性质直接影响着电子传输和热传导等物质的基本性质。
对于金属接触,功函数是一个关键参数,它描述了从材料中电子的易位程度。
不同金属的功函数差异可导致电子的能级结构和电子流动的方式发生变化。
本文将讨论不同功函数的金属接触,重点探讨功函数对金属接触的影响。
2. 功函数的定义和意义功函数(work function)是指在零温下,从材料内部向无穷远处移走一个电子所需的能量。
功函数的大小与材料的电子亲和性有关,亦可用来表征金属的表面能量。
功函数的测量一般通过实验或计算方法得到。
功函数对金属接触的性质有着重要影响。
首先,功函数的大小直接影响着金属表面的电子状态密度。
功函数越大,表面态的能级越高,而低功函数则会导致更丰富的表面态。
其次,功函数也决定了电子的易位难度。
低功函数的金属电子易于向周围移动,而高功函数下的金属电子则相对困难。
因此,功函数的不同会导致金属接触的电子流动方式的变化。
3. 不同功函数金属接触的表面态差异3.1 低功函数金属接触低功函数的金属接触通常具有丰富的表面态。
这是因为低功函数使得金属表面能级较低,产生了额外的表面电子态。
这些表面态可以与其他金属或分子进行相互作用,从而影响电子传输的特性。
此外,低功函数还会促使金属表面形成反键化学键,与邻近原子形成较弱的键合。
这使得低功函数金属接触在化学反应和催化过程中具有重要的应用。
3.2 高功函数金属接触高功函数的金属接触通常表现出较少的表面态。
高功函数会使金属表面能级升高,减少了表面态的形成。
这种情况下,金属接触的电子流动主要通过界面态进行。
界面态是指金属表面和其他材料之间形成的能量较高的态,它们通常由界面反应形成。
高功函数金属接触还常常表现出较高的阻抗,这对于制备高品质的金属接触材料十分重要。
4. 功函数差异对电子流动的影响功函数差异对金属接触的电子流动方式有重大影响。
4.1 低功函数与高功函数金属接触低功函数与高功函数金属之间的接触会形成势垒,障碍了电子的传输。
接触电势差公式在物理学的世界里,有一个颇为有趣的概念——接触电势差公式。
这玩意儿听起来可能有点高大上,但其实也没那么玄乎。
咱先来说说啥是接触电势差。
想象一下,有两种不同的金属材料,比如说铜和铁吧,把它们碰在一起。
这时候,神奇的事情就发生了,它们之间会产生一个小小的电势差。
就好像这两种金属在悄悄地“较劲”,谁也不让着谁。
接触电势差公式就是用来描述这种现象的数学表达。
它长这样:$V_{ab} = \frac{kT}{e} \ln \frac{N_{A}}{N_{B}}$ 。
这里面的字母都有特定的含义,$k$ 是玻尔兹曼常数,$T$ 是温度,$e$ 是电子电荷量,$N_{A}$ 和 $N_{B}$ 分别是两种金属的自由电子密度。
记得我当年在课堂上给学生们讲这个公式的时候,有个小家伙瞪着大眼睛问我:“老师,这公式有啥用啊?”我笑着跟他说:“这就好比你要去一个陌生的地方,这个公式就是给你指路的地图。
”有一次,我带着学生们做实验,就是为了验证这个接触电势差公式。
我们准备了铜片和锌片,还有一堆测量仪器。
那场面,孩子们既兴奋又紧张,一个个都摩拳擦掌的。
在实验过程中,有个小组的数据总是不太对。
我过去一看,原来是他们测量仪器的连接出了点小问题。
经过一番调整,终于得出了比较准确的数据。
看着孩子们因为成功而绽放的笑脸,我心里那叫一个美。
这接触电势差公式啊,在实际生活中也有不少用处。
比如说,在电子设备的制造中,了解不同材料之间的接触电势差,就能更好地设计电路,提高设备的性能。
还有在一些传感器的应用中,也是依靠这个原理来工作的。
总之,接触电势差公式虽然看起来有点复杂,但只要我们用心去理解,多做实验,多观察,就能发现它其实就在我们身边,发挥着重要的作用。
就像我们在学习的道路上,一个一个看似难懂的知识,只要我们有耐心,有决心,都能把它们变成我们前进的助力,让我们在知识的海洋里畅游得更畅快!。
功函数之差
很早学的,快忘了都。
大概就是金属(Metal)和半导体(Semiconductor)接触(MS接触)的时候,两边电势不同,可以分为4种情况。
先简单说明下别的:功函数,就是E0(电子能量)和Ef (费米能级)能量只差,就是电子在介质内部逸出到介质之外需要的能量。
记金属功函数为Wm=E0-(Ef)m,半导体功函数为Ws=E0-(Ef)s所谓的4种情况就是n型半导体:Wm>Ws;Wm<Wsp型半导体:Wm>Ws;Wm<Ws当金属和半导体接触时,由于电子系统统
一,两边费米能级持平。
以n型半导体,Wm>Ws这种情况为例:因为Wm>Ws,所以(Ef)m<(Ef)s,即电子容易从半导体流向金属,使半导体表面带正电,金属表面带负电。
接触的时候产生了电势差
Vd=Vm-Vs=(Ws-Wm)/q。
简单来说,金属-半导体功函数差导致了它们在接触后界面的电势差,由于这个电势差的存在,一般的MS结会具有特定方向的整流特性(例如金属和n型半导体结,导通电流只能从金属流向半导体);而更重要的是,对于重参杂半导体,由
于势垒区宽度变得很薄,会有隧道效应,结果就是刚才说的整流特性失效,这种接触称为欧姆接触。
这里一般ms结的整流特性和欧姆接触结的特性对集成电路制造有着极为重要的意义。
呃。
不知道明白了没有啊~~。
功函数:是体现电子传输能力的一个重要物理量,电子在深度为χ的势阱内,要使费米面上的电子逃离金属,至少使之获得W=X-E F的能量,W称为脱出功又称为功函数;脱出功越小,电子脱离金属越容易。
另外,半导体的费米能级随掺杂和温度而改变,因此,半导体的功函数不是常数。
功函测量方法:光电子发射阈值法、开尔文探针法和热阴极发射阻挡电势法、热电子发射法、场发射法、光电子发射法以及电子束(或离子束)减速电势(retarding potential)法、扫描低能电子探针法等。
紫外光电谱(UPS)测量功函数1.测量所需仪器和条件仪器:ESCALAB250多功能表面分析系统。
技术参数:基本真空为3×10-8Pa, UPS谱测量用Hel(21.22eV),样品加-3.5 V偏压;另外,测量前样品经Ar+离子溅射清洗, Ar+离子能量为2keV,束流密度为0.5μA/mm2。
运用此方法一般除ITO靶材外, 其它样品都是纯金属标样。
2.原理功函数:φ=hv+ E Cutoff-E Fermi3.测量误差标定E Fermi标定:费米边微分E Cutoff标定:一是取截止边的中点, 另一种是由截止边拟合的直线与基线的交点。
4.注意事项测试样品与样品托(接地)要接触良好,特别是所测试样的表面与样品托之间不能存在电阻。
用Fowler-Nordheim(F-N)公式测定ITO功函数1.器件制备双边注入型单载流子器件ITO/TPD(NPB)/Cu原料:较高迁移率的空穴传输材料TPD和NPB作有机层,功函数较高且比较稳定的Cu作电极,形成了双边空穴注入的器件。
制备过程:IT0玻璃衬底经有机溶剂和去离子水超声清洗并烘干后,立即置于钟罩内抽真空,在1×10-3 Pa的真空下依次蒸镀有机层(TPD或NPB)和金属电极Cu。
2.功函测量方法运用Fowle~Nordheim(F-N)公式变换,消除了载流子有效质量和器件厚度因素的影响,提高了测量的精度,可以简单准确地测定了ITO的功函数。
第六章 金属和半导体的接触7.1 金属半导体接触及其能级图 本节要点:1、功函数,接触电势差;2、阻挡层与反阻挡层的形成;3、表面态对接触势垒的影响。
1、功函数功函数的定义是E 0与E F 能量之差,用W 表示。
即半导体的功函数可以写成2、接触电势差金属半导体接触,由于W 和W 不同,会产生接触电势差V ms 。
同时半导体能带发生弯曲,使其表面和内部存在电势差V ,即表面势V ,因而图2所示,紧密接触时,FE E W -=0[]ns F c s E E E W +=-+=χχ)(m s s s sms ms V V qW W +=-sms V q W W =-(E F ) mE 0W mW sχE c (EF )sE vE 0E n图1 金属和半导体的能级图(a ) 金属中电子势阱(b ) 半导体的能级图金属一侧势垒高度典型金属半导体接触有两类:一类是整流接触,形成阻挡层,即肖特基接触;一类是非整流接触,形成反阻挡层,即欧姆接触。
形成n 型和p 型阻挡层的条件n 型 p 型 W > W s 阻挡层 反阻挡层 W < W s反阻挡层阻挡层3、表面态对接触势垒的影响表面态对接触势垒有一定影响,当表面态密度很高时,由于它可以屏蔽金属接触的影响,使半导体内的势垒高度主要由半导体表面性质决定,如图3所示。
于是有表面态密度不同,金属功函数对表面势垒将产生不同程度的影响。
χφ-=+=m n D ns W E qV q m m 0φφq E q g ns -=E nqV DxW mnsq φq (V s -V m )E cE vE nqV Dnsq φE cE v(a) 紧密接触(b) 忽略间距图2 金属和n 型半导体接触E nqV Dn sq φ0φq χ7.2金属半导体接触整流理论 本节要点:1、金属半导体接触整流特性;2、金属半导体接触的电流-电压特性。
1、金属半导体接触整流特性在金属半导体接触中,金属一侧势垒高度不随外加电压而变,半导体一侧势垒高度与外加电压相关。