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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。
金半接触电势差
金半接触电势差是一个物理学概念，主要涉及到金属和半导体之间的接触现象。
以下是关于金半接触电势差的详细介绍：
定义与形成原因：
1.金半接触电势差，也称为肖特基势垒或表面势垒，是当金属与半导
体相互接触时在两者之间产生的电势差。
2.这种电势差的形成是由于金属和半导体中的电子在界面处的分布
不均匀所导致的。
具体来说，金属中的自由电子密度通常远高于半
导体中的自由电子密度，导致电子从金属流向半导体，直到达到动
态平衡。
影响因素：
1.金半接触电势差的大小取决于金属的功函数和半导体的电子亲和
能以及两者的界面状态。
功函数描述了从金属内部将一个电子移至
其表面所需的能量，而电子亲和能则是半导体导带底的电子被移出
至真空能级所需的能量。
2.界面状态也会影响金半接触电势差的大小，例如界面处的缺陷、氧
化物或其他污染物都可能改变势垒的高度和形状。
应用与影响：
1.金半接触电势差在电子器件中具有重要的应用，如二极管、场效应
晶体管等。
在这些器件中，金半接触电势差决定了电流的流向和大
小，从而影响了器件的性能。
2.此外，金半接触电势差也是研究金属-半导体界面物理和化学反应
的重要参数。
通过对金半接触电势差的测量和分析，可以深入了解
界面的电子结构和化学性质，为材料科学和器件设计提供有价值的
信息。
综上所述，金半接触电势差是由于金属和半导体之间电子分布不均匀而产生的电势差，其大小取决于金属的功函数、半导体的电子亲和能以及两者界面的状态。
金半接触电势差在电子器件和界面物理化学研究中具有重要的作用。
半导体物理考试重点题型：名词解释 3*10=30 分；简答题 4*5=20 分；证明题 10*2=20 分；计算题 15*2=30 分名词解释施主杂志：在半导体中电离时，能够释放电子而产生导电电子并形成正电中心的杂质称为施主杂质。
受主杂志：在半导体中电离时，能够释放空穴而产生导电空穴并形成负电中心的杂质称为受主杂质。
3、本征半导体：完全不含缺陷且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体。
实际半导体不可能绝对地纯净，本征半导体一般是指导电主要由本征激发决定的纯净半导体。
多子、少子(1)少子：指少数载流子，是相对于多子而言的。
如在半导体材料中某种载流子占少数，在导电中起到次要作用，则称它为少子。
(2)多子：指多数载流子，是相对于少子而言的。
如在半导体材料中某种载流子占多数，在导电中起到主要作用，则称它为多子。
禁带、导带、价带(1)禁带：能带结构中能量密度为 0 的能量区间。
常用来表示导带与价带之间能量密度为 0 的能量区间。
(2)导带：对于被电子部分占满的能带，在外电场作用下，电子可以从外电场中吸收能量跃迁到未被电子占据的能级去，形成电流，起导电作用，常称这种能带为导带(3)价带：电子占据了一个能带中的所有的状态，称该能带为满带，最上面的一个满带称为价带杂质补偿施主杂质和受主杂质有互相抵消的作用，通常称为杂质的补偿作用。
7、电离能：使多余的价电子挣脱束缚成为导电电子所需要的能量称为电离能8、(1)费米能级:费米能级是绝对零度时电子的最高能级。
(2)受主能级：被受主杂质所束缚的空穴的能量状态称为受主能级(3)施主能级：被施主杂质束缚的电子的能量状态称为施主能级9、功函数：功函数是指真空电子能级 E0 与半导体的费米能级之差。
10、电子亲和能：真空的自由电子能级与导带底能级之间的能量差，也就是把导带底的电子拿出到真空去而变成自由电子所需要的能量。
直/间接复合( 1 ) 直接复合：电子在导带和价带之间的直接跃迁，引起电子和空穴的复合，称为直接复合。
半导体简答题1.在怎样条件下，电流密度随电场强度成线性变化?在强电场下,欧姆定律是否仍然正确? 电场强度不⼤的条件下；不正确2.产⽣负微分电导的条件是什么？3.如何⽤霍⽿效应来测量出半导体的导电类型、载流⼦浓度及迁移率？从霍尔电压的正负可以判别半导体的导电类型；测出RH可求载流⼦浓度；测出电导率可求出霍尔迁移率。
4.具有相同电阻率的掺杂锗和硅,哪⼀个材料的少⼦浓度⾼?为什么? 锗的少⼦浓度⾼。
由电阻率=1/nqu和（ni）2=n0p0以及硅和锗本征载流⼦浓度的数量级差别，可以算出锗的少⼦浓度⾼。
5.电导有效质量与状态密度有效质量有何区别?它们与电⼦的纵向有效质量和横向有效质量的关系如何?当导带底的等能⾯不是球⾯时，不同⽅向的电导的有效质量就不同，且态密度分布可能不同，通过把不同的电导有效质量进⾏加权平均，就可以换算得到状态密度的有效质量。
6.什么是声⼦?它对半导体材料的电导起什么作⽤?声⼦是晶格振动的简正模能量量⼦，声⼦可以产⽣和消灭，有相互作⽤的声⼦数不守恒，声⼦动量的守恒律也不同于⼀般的粒⼦，并且声⼦不能脱离固体存在。
电⼦在半导体中传输时若发⽣晶格振动散射，则会发出或者吸收声⼦，使电⼦动量发⽣改变，从⽽影响到电导率。
7.半导体的电阻温度系数是正还是负的?为什么?负的，迁移率随温度的升⾼逐渐降低1.区别半导体平衡状态和⾮平衡状态有何不同？什么叫平衡载流⼦？半导体的热平衡状态是相对的，有条件的。
如果对半导体施加外界作⽤，破坏了热平衡条件，这就迫使它处于与热平衡状态相偏离的状态，称为⾮平衡状态。
处于⾮平衡态的半导体⽐平衡态多出来的这部分载流⼦称为⾮平衡载流⼦。
2.在平衡情况下，载流⼦有没有复合这种运动形式？为什么着重讨论⾮平衡载流⼦的复合运动？有，3.什么是俄歇复合?在半导体中，电⼦与空⽳复合时，把能量或者动量，通过碰撞转移给另⼀个电⼦或者另⼀个空⽳，造成该电⼦或者空⽳跃迁的复合过程叫俄歇复合4.为什么不能⽤费⽶能级作为⾮平衡载流⼦浓度的标准⽽要引⼊准费⽶能级？准费⽶能级和费⽶能级有何区别？当热平衡状态受到外界影响，遭到破坏, 使半导体处于⾮平衡状态,不再存在统⼀的费⽶能级,因为费⽶能级和统计分布函数都是指热平衡状态下。
什么是功函数？把一个电子从固体内部刚刚移到此物体表面所需的最少的能量。
功函数的大小通常大概是金属自由原子电离能的二分之一。
同样地将真空中静止电子的能量与半导体费米能级的能量之差定义为半导体的功函数单位:电子伏特,eV功函数的分类：一般情况下功函数指的是金属的功函数，非金属固体很少会用到功函数的定义。
首先功函数与金属的费米能级是密切关联的，但也并不完全相等。
这是由于固体自身所具有的表面效应，原包中靠近表面的电荷分布与理想的无限延伸重复排列的布拉菲格子固体想必严重扭曲。
我们在定义中将功函数理解为从固体中将电子移到表面所需要的最小能量。
在电子工程里面功函数对设“计肖特基二极”管或“发光二极管”中“金属-半导体”结以及“真空管”也就显得非常重要。
一般将功函数按照电子能量的来源，或者说是电子受激发的方式将功函数分为“热功函数”和“光电功函数”。
当电子从热能中吸收能量，激发到达表面我们称之为热功函数。
当电子从光子中吸收能量，激发到达表面时我们称之为光电功函数。
功函数的作用：1）当金属与半导体接触，金属与半导体之间功函数差相对很小时（同时半导体有高浓度的杂质），也就是说接触面势垒很窄的情况下，形成欧姆接触。
2）当半导体与金属功函数相差较多，形成势垒，在金半接触面形成势垒结，形成肖特基二极管（也叫做整流二极管）的结构基础。
3）金半接触金属电子激发到达半导体晶体，激发半导体可发出各种可见光，根据此原理可以制成各种发光二极管，而这里面的激发原理也是与功函数分不开的。
4）在mos晶体管中调节阈值电压，也就是说若要改变mos晶体管的阈值电压，可以通过改变栅极金半功函数实现。
功函数的设计：在功函数的定义中涉及到两个重要的物理量：平带电压，表面势。
而功函数实际上可以认为是两者加和。
在设计功函数时要考虑影响功函数的几个因素：1）晶体取向，一般情况下晶体密排面具有较大的功函数。
2）表面缺陷、吸附院子造成电子表面势垒的不同，引起功函数的变化。
第七章一、基本概念1.半导体功函数: 半导体的费米能级E F 与真空中静止电子的能量E 0的能量之差。
金属功函数：金属的费米能级E F 与真空中静止电子的能量E 0的能量之差2.电子亲和能: 要使半导体导带底的电子逸出体外所需的最小能量。
3. 金属-半导体功函数差o: (E F )s-(E F )m=Wm-Ws4. 半导体与金属平衡接触平衡电势差: q W W V sm D -=5.半导体表面空间电荷区 : 由于半导体中自由电荷密度的限制，正电荷分布在表面相当厚的一层表面层内，即空间电荷区。
表面空间电荷区=阻挡层=势垒层6.电子阻挡层：金属功函数大于N 型半导体功函数（Wm>Ws ）的MS 接触中，电子从半导体表面逸出到金属，分布在金属表层，金属表面带负电。
半导体表面出现电离施主，分布在一定厚度表面层内，半导体表面带正电。
电场从半导体指向金属。
取半导体内电位为参考，从半导体内到表面，能带向上弯曲，即形成表面势垒，在势垒区，空间电荷主要有带正电的施主离子组成，电子浓度比体内小得多，因此是是一个高阻区域，称为阻挡层。
【电子从功函数小的地方流向功函数大的地方】7.电子反阻挡层：金属功函数小于N 型半导体功函数（Wm<Ws ）的MS 接触,电子从金属流向半导体,半导体表面带负电,金属表面带正电,电场方向指向半导体。
从半导体内到表面，能带下弯曲，半导体表面电子浓度比体内高（N 型反阻挡层）。
8.半导体表面势垒(肖特基势垒)高度:s m s D W W qV qV -=-=9.表面势垒宽度：10.半导体表面势: 取半导体体内为参考电位，半导体表面的势能Vs 。
11 .表面态: 在半导体表面处的禁带中存在着表面态，对应的能级称为表面能级。
表面态一般分为施主型和受主型两种。
若能级被电子占据时呈中性，施放电子后呈正电性，成为施主型表面态；若能级空着的时候为电中性，接收电子后带负电，则成为受主型表面态。
金■中£了的勢轉和膛出功功函数：是体现电子传输能力的一个重要物理量，电子在深度为X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3×0-8Pa, 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0.5 μA/mm 2。
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Kl Λ2⅛ 5 HI Λ2⅛IiS功函数：φ=V+ E CUtOff-E Fermi3. 测量误差标定E Fermi 标定：费米边微分E CUtOf f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FOWIer-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：ITo 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 O2. 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。
肖特基二极管半导体区域的功函数和金属的功函数
肖特基二极管是一种特殊的半导体器件，其中包含有一个金属-半导体接触区域。
该接触区域的性质对肖特基二极管的性能有很大影响。
其中，半导体区域的功函数和金属的功函数是影响接触特性的两个主要参数。
半导体区域的功函数指的是半导体表面电子的离散能量，它代表了半导体表面电子与真空之间的势垒高度。
在肖特基二极管中，半导体区域的功函数决定了金属与半导体之间的电子势垒高度，从而影响了电子在接触区域的输运性质。
金属的功函数则是指金属表面电子的离散能量，它代表了金属电子与真空之间的势垒高度。
在肖特基二极管中，金属的功函数决定了金属与半导体之间的电子势垒高度，从而影响了电子在接触区域的输运性质。
因此，了解肖特基二极管半导体区域的功函数和金属的功函数对于理解肖特基二极管的特性具有重要意义。
同时，对于设计和制造高性能肖特基二极管也是必要的。
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第七章金属和半导体的接触1. 基本概念1）什么是金属的功函数？答：金属费米能级的电子逸出到真空中所需要的能量，即()m F m E E W −=0。
其中E 0：真空中电子的静止能量，(E F )m ：金属的费米能。
随着原子序数的递增，金属的功函数呈周期性变化。
2）什么是半导体的电子亲和能？答：半导体导带底的电子逸出到真空中所需要的能量，即C 0E E −=χ。
其中E 0：真空中电子的静止能量，E C ：半导体导带底的能量。
3）以金属-n 型半导体接触为例，如果金属的功函数大于半导体的功函数，即W m >W s ，则半导体表面的空间电荷、电场和表面势垒具有什么特点？如果W m >W s ，又如何呢？答：金属-n 型半导体接触，如果W m >W s ，电子从半导体流向金属。
半导体表面形成正的空间电荷区，电场方向由体内指向表面，形成表面势垒。
在势垒区，空间电荷主要由电离施主形成，电子浓度比体内低很多，为高阻区域，称为阻挡层。
如果W m <W s ，电子从金属流向半导体，势垒区电子浓度比体内大很多，为高电导区，称为反阻挡层。
4）什么是表面态对势垒的钉扎？答：表面态密度存在时，即使不与金属接触，表面也会形成势垒。
高的表面态密度，可以屏蔽金属接触的影响，使半导体势垒高度几乎与金属的功函数无关，即势垒高度被高的表面态密度钉扎（pinned ）5）为什么金属-n 型半导体接触器件具有整流作用？答：外加电压V ，如果使金属的电势升高，由于n 型半导体高阻挡层为高阻区，外压V 将主要降落在阻挡层，则势垒下降，电阻下降。
反之，如果金属的电势下降，则势垒增高，势垒区电子减少（多子），电阻更高。
因此阻挡层具有类似于pn 结的整流作用。
6）以金属-n 型半导体接触为例，写出势垒宽度大于电子的平均自由程时，其扩散电流密度与电压的关系。
与pn 结的电流密度-电压关系比较，各自具有什么相同和不同的特点？答：金属-n 型半导体接触，扩散电流为⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=1kT qV sD e J J ，()T k qVr D D sD D e V V qN J 02/102−⎭⎬⎫⎩⎨⎧−=εεσ 与pn 结的电流密度-电压关系比较，二者均具有单向性的特征；所不同的是，金属-n 型半导体接触的反向电流随外加电压增加呈1/2次方增加，而pn 结的反向电流不随电压变化。
