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Effects of image force and tunneling on current transport in metal-semiconductor (Schottky barrier) contacts

Authors
Journal
Solid-State Electronics
0038-1101
Publisher
Elsevier
Publication Date
Volume
13
Issue
7
Identifiers
DOI: 10.1016/0038-1101(70)90097-3
Disciplines
  • Physics

Abstract

Résumé L'abaissement de l'image-force de la barrière d'energie potentielle est inclus dans un calcul théorique du transport du courant dans des contacts métal-semi conducteur (barrière de Schottky). On analyse l'émission thermionique et champ thermionique (tunnel) dans une formule normalisée afin d'arriver à la relation entre le courant ( I) et la tension ( V). La réflection mécanique quantique des porteurs près du haut de la barrière arrondie par l'image-force est incluse dans la théorie par l'emploi de la probabilité de transmission de Kemble qui incorpore l'approximation de percement uni-dimensionel du type WKB en une probabilité de transmission applicable aussi bien au-dessus qu'en-dessous du haut de la barrière. Les distributions de porteur dans le semi-conducteur et dans le métal sont décrites par statistiques Maxwell-Boltzmann. Pour toute combinaison donnée de trois paramètres d'entrée sans dimensions, E b kT , kT E 00 et E 00 E 11 qui correspondent respectivement à la polarisation à la température et à la concentration du donneur, on détermine deux paramètres de sortie sans dimensions I f I m (courant) et la valeur n de la diode (inverse de la pente de la relation entre le semi-logarithme de I et V). On présente des solutions par odinateur sous forme de tableaux et de graphiques. Les résultats permettent le calcul aisé de la hauteur de la barrière et la concentration du donneur du semi-conducteur à partir des données expérimentales I et V. En comparaison avec les prévisions des modèles de transport de courant qui négligent l'abaissement de l'image-force, le présent exposé montre que l'inclusion de l'image-force mène à un accroissement notable de la grandeur prévue de la densité du courant et à des changements-mineurs de la grandeur de la valeur n de la diode. Les corrections des prévisions des modèles qui négligent l'image-force proviennent en premier lieu de l'émission thermionique réhaussée sur la barrière à image-force abaissée plutôt que de l'émission de percement réhaussée par la barrière à image-force rétrécie. La probabilité de transmission Kemble peut être définie en fonction d'une énergie de transmission caractéristique E t , ce qui est utile lorsque l'émission thermionique domine le processus de conduction au point où le percement et la réflection mécanique quantique peuvent être considérés comme une perturbation sur l'émission thermionique. Lorsque cela a lieu E t peut être utilisé pour estimer la grandeur de la perturbation.

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