10.8 : Junções Metal-Semicondutoras

O contato do metal com o semicondutor pode levar à formação de uma junção com comportamento Schottky ou Ôhmico.

Barreiras Schottky

As barreiras Schottky surgem quando um metal com função de trabalho (Φ_m) entra em contato com um semicondutor com função de trabalho diferente (Φ_s). Inicialmente, os elétrons são transferidos até que os níveis de Fermi do metal e do semicondutor se alinhem em equilíbrio. Por exemplo, se Φ_m > Φ_s, o nível de Fermi do semicondutor é maior que o do metal antes do contato. O potencial eletrostático do semicondutor deve ser aumentado para alinhar os níveis de Fermi, resultando em uma região de depleção onde as cargas positivas dos íons doadores não compensados ​​equilibram a carga negativa do metal. A largura de depleção no semicondutor pode ser calculada de forma semelhante àquela nas junções pn.

O potencial de contato de equilíbrio (V_o) evita maior difusão de elétrons da banda de condução do semicondutor para o metal. Este potencial é a diferença nos potenciais da função de trabalho (Φ_m - Φ_s). A altura da barreira potencial (Φ_B) para injeção de elétrons do metal na banda de condução do semicondutor é dada por Φ_m - χ, onde χ é a afinidade eletrônica.

Contatos Ôhmicos

Em muitas aplicações, como circuitos integrados, é crucial ter contatos metal-semi condutores ôhmicos com uma característica IV linear em ambas as direções de polarização. Os contatos ôhmicos são formados quando a carga induzida no semicondutor para alinhar os níveis de Fermi é fornecida por portadores majoritários. Por exemplo, em um semicondutor tipo n onde Φ_m < Φ_s, os elétrons são transferidos do metal para o semicondutor para alinhar os níveis de Fermi, aumentando as energias dos elétrons do semicondutor. Isso resulta em uma pequena barreira ao fluxo de elétrons, facilmente superada por uma pequena voltagem. Da mesma forma, para semicondutores do tipo p onde Φ_m > Φ_s, o fluxo de furos através da junção é facilitado, garantindo resistência mínima e nenhuma retificação de sinal.