第13讲 金属-半导体接触和MIS结构.

第一章 半导体的能带理论1. 基本概念✧ 共有化运动：原子组成晶体后，由于电子壳层的交叠，电子不在局限在某一个原子上，可以由一个原子转移到相邻的原子上去，因而电子可以在整个晶体中运动，这种运动称为电子的共有化运动。

✧ 单电子近似：假设每个电子是在大量周期性排列且固定不动的原子核势场及其他电子的平均势场中运动。

该势场也是周期性变化的。

✧ 能带的形成：原子相互接近，形成壳层交替→电子共有化运动→能级分裂（分成允带、禁带）→形成能带✧ 能带：晶体中，电子的能量是不连续的，在某些能量区间能级分布是准连续的，在某些区间没有能及分布。

这些区间在能级图中表现为带状，称之为能带。

✧ 价带：P6✧ 导带：P6✧ 禁带：P5✧ 导体✧ 半导体✧ 绝缘体的能带✧ 本征激发：价带上的电子激发成为准自由电子，即价带电子激发成为导带电子的过程，称为本征激发。

✧ 空穴：具有正电荷q 和正有效质量的粒子✧ 电子空穴对✧ 有效质量：有效质量是在描述晶体中载流子运动时引进的物理量。

它概括了周期性势场对载流子运动的影响，从而使外场力与加速度的关系具有牛顿定律的形式。

其大小由晶体自身的E-k 关系决定。

✧ 载流子及载流子浓度2. 基本理论✧ 晶体中的电子共有化运动✧ 载流子有效质量的物理意义 ：当电子在外力作用下运动时，它一方面受到外电场力f的作用，同时还和半导体内部原子、电子相互作用着，电子的加速度应该是半导体内部势场和外电场作用的综合效果。

但是，要找出内部势场的具体形式并且求得加速度遇到一定的困难，引进有效质量后可使问题变得简单，直接把外力f 和电子的加速度联系起来，而内部势场的作用则由有效质量加以概括，使得在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时，可以不涉及半导体内部势场的作用。

第二章 半导体中的杂质与缺陷能级1. 基本概念✧ 杂质存在的两种形式：间隙式杂质：杂质原子位于晶格原子间的间隙位置。

替位式杂质：杂质原子取代晶格原子而位于晶格点处。

mis结构发生多子积累时,表面的导电类型当MIS (Metal-Insulator-Semiconductor)结构发生多子积累时，表面的导电类型会发生变化。

在了解多子积累之前，我们先来了解一下MIS结构。

MIS结构是由金属(Metal)、绝缘体(Insulator)和半导体(Semiconductor)组成的器件结构。

金属作为电极，通常是n型或p型掺杂的硅(Si)半导体片，而绝缘体是一层薄膜，通常是二氧化硅(SiO2)。

MIS结构可以用于制造场效应晶体管(FET)、MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)电容器和其他电子器件。

当MIS结构发生多子积累时，表面会出现导电性的变化。

多子积累是指半导体表面上存在多余的电子或正空穴，导致表面电导性增强。

这种现象在某些器件和应用中是非常有用的，例如场效应晶体管和光电二极管。

多子积累的形成主要受到外加电场和杂质掺杂的影响。

当在应用电压下加在MIS结构上时，金属电极会施加一个电场，这导致在绝缘体-半导体界面上的电子和空穴被吸引到表面。

另外，杂质掺杂也可以改变表面导电性。

例如，在n型掺杂的硅片上，m-接近导电层(dot)的p-掺杂材料可以引入正空穴，从而导致多子积累。

当表面发生多子积累时，导电类型取决于半导体的类型以及多余电荷的性质。

在n型掺杂的硅片上，由于表面多子积累导致导电性增强，表面将呈现n型导电。

这意味着表面具有许多多余的电子，可以自由地传导电流。

相反，在p型掺杂的硅片上，由于表面多子积累导致导电性增强，表面将呈现p型导电。

这意味着表面具有许多多余的正空穴，可以自由地传导电流。

多子积累的导电性变化可以通过不同的测量技术来表征。

一种常用的方法是通过霍尔效应进行测量，该方法可以确定材料的电荷载流子类型和浓度。

此外，表面电阻和电导率的测量也可以用来确定导电性变化。

多子积累的导电性变化在电子器件和集成电路的设计和制造中起着重要的作用。

例如，在场效应晶体管中，多子积累可以控制源和漏之间的电流，从而实现电流开关。