半导体器件物理金属-半导体接触和MES FET 第八章金属/半导体接触和MESFET 泥浆泵压力传感器自从Lilienfeld和Heil在1930年提出场效应晶体管（FET）的概念起，直到20世
纪50年代半导体材料工艺发展到一定水平后才做出了可以实际工作的器件。所谓场效应
就是利用电场来调制材料的电导能力，从而实现器件功能。除了前面讨论过的MOS、MNOS、MAOS、MFS等都属于场效应器件外，还发展了结型场效应管(J-FET), 肖特基势垒栅场效应
管（MES FET）等。本章从金属与半导体接触出发，讨论MES FET的结构和工作原理。
8.1. 肖特基势垒和欧姆接触 8.1.1. 肖特基势垒
钾霞石当金属和半导体接触时，由于金属的功函数与半导体的功函数不同，在接触的界面处
存在接触电势差，就会形成势垒，通常称为肖特基势垒。下面以金属与n型半导体接触为
例来讨论肖特基势垒的特性。
(1) 理想情况：假定接触处的半导体表面不存在表面态，图8.1(a)是金属与半导体接触前的能带图(非平衡条件下，其中qφm和qφ
S
分别为金属和半导体的功
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图8.1
函数，qχ为半导体的电子亲和（势）能。功函数定义为将一个电子从Fermi能级移 到材料外面（真空能级）所需要的能量，电子亲和能是将一个电子从导带底移到真空能级
所需要的能量。
程序升温
当金属与半导体接触时，由于费米能级有差别，电子要从Fermi能级较高的n型半导
高温熔化炉
体一边流向Fermi能级较低的金属一边，最后达到平衡，即两者的Fermi能级相平，如图8.1(b)所示。这时形成了金/半接触的势垒，该势垒高度就是金属一边的电子要进入半导
体必须克服的势垒高度。由图可见，在理想情况下，势垒高度应为金属功函数和半导体电
子亲和能之差：qφ
Bn=qφm-qχ
(8.1.1)
n型半导体的内建电势差Vbi为（也等于两边费米能级之差）：
Vbi=φm-φS (8.1.2)
令n型半导体的Fermi势为ψF，则金/半接触势垒高度与半导体自建电压的关系为: qφ
Bn=qVbi+（Eg/2 - qψF）食品烤箱
(8.1.3)
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