半導(dǎo)體—金屬接觸特性測(cè)試技術(shù)

1、半導(dǎo)體半導(dǎo)體金屬接觸特性測(cè)試技術(shù)金屬接觸特性測(cè)試技術(shù)杜卓同（1 1）功函數(shù)）功函數(shù)（2 2）半導(dǎo)體親和勢(shì)（能）半導(dǎo)體親和勢(shì)（能）（3 3）歐姆接觸與肖特基接觸）歐姆接觸與肖特基接觸（4 4）肖特基接觸勢(shì)壘）肖特基接觸勢(shì)壘功函數(shù)(work function)又稱逸出功，在固體物理中被定義成：把一個(gè)電子從固體內(nèi)部剛剛移到此物體表面所需的最少的能量。半導(dǎo)體功函數(shù)：真空中靜止電子的能量與半導(dǎo)體費(fèi)米能級(jí)的能量之差。單位：eV/電子伏特紫外光電子能譜（紫外光電子能譜（UPSUPS）基本原理就是光電效應(yīng)：基本原理就是光電效應(yīng)：紫外光 外層價(jià)電子自由光電子 （ 激發(fā)態(tài)分子離子）原子的反沖能量原子的反沖能量EM

2、mra122*電子結(jié)合能電子結(jié)合能電子動(dòng)能電子動(dòng)能能量關(guān)系可表示：能量關(guān)系可表示： rkbEEEhv紫外光電子能譜（紫外光電子能譜（UPSUPS）紫外光電子能譜（紫外光電子能譜（UPSUPS）開(kāi)爾文探針?lè)ǎㄩ_(kāi)爾文探針?lè)ǎ↘elvin probe force microscopy-KPFM）探針的參考電極( 功函數(shù)已知) 與樣品組成振動(dòng)式平板電容C， 由于兩電極的功函數(shù)不同而產(chǎn)生的接觸電勢(shì)差等效為：當(dāng)探針相對(duì)樣品振動(dòng)時(shí)，電容C的改變就會(huì)產(chǎn)生位移電流：對(duì)樣品外加一補(bǔ)償電壓使位移電流為零，此時(shí)的補(bǔ)償電壓值就是樣品與探針的功函數(shù)之差。Fig.2 Electronic energy levels of

3、the sample and AFM tip for three cases: (a) tip and sample are separated by distance d with no electrical contact, (b) tip and sample are in electrical contact, and (c) external bias (Vdc ) is applied between tip and sample to nullify the CPD開(kāi)爾文探針?lè)ǎㄩ_(kāi)爾文探針?lè)ǎ↘elvin probe force microscopy-KPFM）不存在電子發(fā)射和收

4、集過(guò)程，避免測(cè)量本身引起表面態(tài)的變化。測(cè)量精度高，對(duì)樣品表面無(wú)破壞。需要高真空環(huán)境，對(duì)探針的性能有較高要求。半導(dǎo)體親和勢(shì)半導(dǎo)體親和勢(shì)半導(dǎo)體導(dǎo)帶底部到真空能級(jí)間的能量值，它表征材料在發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電子逸出材料的難易程度。電子親和勢(shì)越小，就越容易逸出。WI由紫外光譜等方法可以測(cè)出禁帶寬度，由UPS可測(cè)出導(dǎo)帶底相對(duì)于費(fèi)米能級(jí)的位置。半導(dǎo)體親和勢(shì)半導(dǎo)體親和勢(shì)歐姆接觸與肖特基接觸歐姆接觸與肖特基接觸 Pockels效應(yīng)是一種一次電光效應(yīng)，指的是：平面偏振光沿著處在外電場(chǎng)內(nèi)的壓電晶體的光軸傳播時(shí)發(fā)生雙折射現(xiàn)象，且兩個(gè)主折射率之差與外電場(chǎng)強(qiáng)度成正比。PockelsPockels效應(yīng)測(cè)試效應(yīng)測(cè)試Pockel

5、sPockels效應(yīng)測(cè)試效應(yīng)測(cè)試Au/CZT/AuPockelsPockels效應(yīng)測(cè)試效應(yīng)測(cè)試Pt/CdT/Pt600VIn/CdTe/Pt600V對(duì)于形成肖特基接觸的CdTe晶體，其內(nèi)電場(chǎng)在從陽(yáng)極（In電極）到陰極（Pt電極）顯著的逐漸降低。這一現(xiàn)象是由于陽(yáng)極的肖特基接觸勢(shì)壘所產(chǎn)生的反向電流使得空穴注入半導(dǎo)體，使得正空間電荷在陽(yáng)極開(kāi)始聚集。PockelsPockels效應(yīng)測(cè)試效應(yīng)測(cè)試（4 4）肖特基接觸勢(shì)壘）肖特基接觸勢(shì)壘I-V 法法（4 4）肖特基接觸勢(shì)壘）肖特基接觸勢(shì)壘C-V 法法（4 4）肖特基接觸勢(shì)壘）肖特基接觸勢(shì)壘則勢(shì)壘高度可由下式求出由C-V 法法（4 4）肖特基接觸勢(shì)壘）肖特基

6、接觸勢(shì)壘C-V 法法（4 4）肖特基接觸勢(shì)壘）肖特基接觸勢(shì)壘在I-V測(cè)試中，電流依賴于界面結(jié)構(gòu)，接觸的橫向不均勻性使整流特性變差，而且電流中還包含熱電子發(fā)射以外的電流，這些都導(dǎo)致計(jì)算出來(lái)的結(jié)果與實(shí)際偏差很大。在C-V方法中，電容對(duì)于空間電荷區(qū)內(nèi)的勢(shì)壘漲落不敏感，會(huì)屏蔽空間電荷區(qū)的邊界，并且此方法是在整個(gè)接觸面上計(jì)算勢(shì)壘高度的，而通過(guò)界面的電流與勢(shì)壘高度成指數(shù)關(guān)系，因此它對(duì)界面處的勢(shì)壘分布非常敏感。對(duì)于能帶彎曲不均勻的界面以及空間電荷，不同方法計(jì)算出來(lái)的勢(shì)壘高度是不同的。（4 4）肖特基接觸勢(shì)壘）肖特基接觸勢(shì)壘（4 4）肖特基接觸勢(shì)壘）肖特基接觸勢(shì)壘同步輻射光電子能譜法（SRXPS） 同步輻射光

7、電子能譜法（SRXPS）可以直接測(cè)算勢(shì)壘高度而不受金屬-半導(dǎo)體接觸界面的缺陷以及缺陷引起的空間電荷區(qū)變化的影響。在超高真空條件下對(duì)晶片進(jìn)行原位金屬沉積，根據(jù)金屬沉積前后芯能級(jí)的偏移來(lái)計(jì)算勢(shì)壘高度。接觸勢(shì)壘高度的計(jì)算公式為，式中，B, p為接觸勢(shì)壘高度，EB為鍍金金屬后芯能級(jí)，EV-C為芯能級(jí)與價(jià)帶頂?shù)木嚯x。CVBPBEE,以CdZnTe晶體為例，利用同步輻射光電子能譜分別測(cè)量清潔的CdZnTe晶片和蒸Au后的晶體表面內(nèi)層Cd 4d 芯能級(jí)和價(jià)帶結(jié)構(gòu)費(fèi)米邊The photoemission spectra of clean CdZnTe(110) surface without AuThe photoemission spectra of clean CdZnTe(110) surface with Au 在CdZnTe(11