金属半导体接触系列之镜像力的解析

《涨知识啦4-金属半导体接触系列》---镜像力

根据上一讲中肖特基结形成原理的介绍，我们可知金属一侧的势垒高度由金属与半导体材料决定，不随外加偏压的变化而变化。仅由热电子发射理论，金属中越过势垒到达半导体中的电子数目取决于势垒高度，随着反向电压升高，反向电流将趋于饱和，而在实际测试中发现，随反向偏压增大反向电流也在逐渐增大，并没有理论预期的趋于饱和。

热电子发射模型是一个高度理想的模型，无法真实准确的描述复杂的肖特基接触结构，需要对该模型进行修正，便是本节将要讲述的镜像力。

在金属-真空系统中，一个在金属外面的电子，将在金属表面感应出正电荷，电子将受正电荷的吸引，电子与金属表面所有感应正电荷的吸引力可等效为金属另一侧相同位置等量正电荷的吸引力，该正电荷称为镜像电荷，这个吸引力称为镜像力。在金属-半导体接触中，镜像力将由金属一侧指向半导体。

根据上一讲的分析，势垒区中电场力由半导体一侧指向金属一侧，考虑镜像力的作用后，电子电势能将在xm处出现极大值，xm为作用在电子上的镜像力和电场力平衡的地方。由以上示意图可知考虑镜像力后肖特基势垒高度降低Δϕ。反向电压增大后，耗尽区中电场增强，电子电势能曲线变陡，镜像力与电场力平衡点xm将向金属半导体接触界面移动，电子电势能极大值变小。因此由镜像力所引起的肖特基势垒降低量随反向偏压增大而增大，进一步导致反向电流随反向电压增加而增加，不再饱和。

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