7.5. Эпитаксиал қатламлар юзасида контактлар ҳосил қилиш
М еталл билан ярим ўтказгич ўзаро контакт қилинганда улар орасида тўғрилаш хусусиятига эга бўлган контакт ҳосил бўлиши 1874 йилда аниқланган.
7.7-расм. Энергетик диаграмма: а – металл; б – ярим ўтказгич; в – металл-ярим ўтказгич контакти.
Умуман олганда, ҳар қандай тўғриловчи контактда икки жисм чегарасида тўсиқ хосил бўлади. Бу тўсиқ "Шоттки барьери" дейилади. Унинг катталиги:
- Шоттки барьерининг катталиги, - металлнинг чиқиш иши, - ярим ўтказгичнинг электрон қабул қилувчанлиги, d – металл ва ярим ўтказгич контакт қилингандан кейинги оралиқ (контакт кенглиги), ЕF – Ферми сатҳи. Металл билан ярим ўтказгич қўшилганда омик ёки тўғриловчи контакт ҳосил бўлиши ярим ўтказгичнинг турига ҳамда унинг чиқиш ишига боғлиқ бўлади (7.8-расм).
7.8-расм. Ҳар хил металл-ярим ўтказгич контактларининг энергетик диаграммаси
Металл – ярим ўтказгич контактида ўтиш қатлами ичида термодинамик мувозанат Ферми сатҳларининг баробарлашиши туфайли ўрнатилади. Металл – ярим ўтказгич контакти вужудга келгач, электронлар ярим ўтказгичдан металлга ўта бошлайди. Натижада металлнинг сирти ярим ўтказгичга нисбатан манфий зарядлана бошлайди. Бу зарядланиш d оралиқда электронларнинг ўтишини тўхтатадиган кучланиш Е га тенг бўлган электр майдони вужудга келгунча давом этади. Бунда металл – ярим ўтказгич чегарасида ҳосил бўладиган контакт потенциаллар фарқи (КПФ) қуйидагига тенг бўлади:
Бунда d оралиқда электр майдоннинг кучланиши
га тенг бўлади: е – электрон заряди, к – оралиқ d нинг диэлектрик доимийси.
Материалдан кетган ёки унга келган ортиқча электронларнинг қандай қалинликдан (L) чиққанлигини қуйидаги формуладан топамиз:
n – модданинг бирлик ҳажмидаги электронлар концентрацияси.
Мисол, , к=, nя=1014 cм-3, nм=1022 см-3 ва d10-7см бўлса, Lя/ў=510-3 см, Lм510-11 см бўлади. Демак металлда L қалинлик жуда кичик бўлади, ярим ўтказгичда эса у сезиларли катталикка эга. Бунда ярим ўтказгичдан металлга электронлар чегарага яқин жойдан энг кўп ўтади. Чиқиб кетган электронлар сони контакт соҳасидан (чегарадан) узоқлашган сари камайиб бориб, L қалинликда 0 га тенг бўлади. Демак, ярим ўтказгичда контакт юзасида электронлар сони энг кам ва L қалинликдан кейин эса контактга кирмаган ҳолдагига (n0) тенг бўлади.
n0 – ярим ўтказгичнинг ички (х L) қисмидаги, яъни =0 бўлган жойидаги электронлар концентрацияси.
Электронларнинг чиқиб кетиши контакт яқинида ярим ўтказгич зоналарининг эгилишига олиб келади, бу эгилиш кенглиги L га тенг бўлади.
Реал ҳолда ҳар қандай ярим ўтказгичнинг юза қисмида юпқа окcид қатлами бўлади. Масалан, кремнийнинг юзида кремний оксиди мавжуд бўлади . Шунинг учун ҳам реал системаларда биз хоҳлаймизми, йўқми, ҳар доим ярим ўтказгич ва металл контакти чегарасида оксид қатлами мавжуд бўлади. Контакт ҳосил қилишдан олдин юқори вакуум шароитида ярим ўтказгич ва металл жуда яхшилаб тозаланган бўлса, оксид қатлами жуда ҳам юпқа бўлади (а < 20 – 25 Е). Оксид қатламини ҳисобга олсак, контакт яқинидаги қатламларнинг зонавий тузилишини 7.9 – расмда келтирилган шаклда тасвирлаш мумкин бўлади.
ИМС элементлари электродлари ва контакт майдонча оралиғида ток ўтказувчи металл бирикмалар ҳосил қилишда термовакуумли чанглатиш, буғлантириш жараёнларидан фойдаланилади. ИМС даги элементлараро бирикмалар юзалари актив ва пассив элементлар юзаларига тенг, ҳатто катта бўлиши хам мумкин.
Do'stlaringiz bilan baham: |