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SiOz-SiMoS二极管

对所有的MOS二极管而(er)言，金(jin)(jin)属—Si02 -Si为(wei)最受(shou)广(guang)泛(fan)研究．Si0—Si系统(tong)的电特性近(jin)似于(yu)理想(xiang)的MOS二极(ji)管，然而(er)，对于(yu)广(guang)泛(fan)使用的金(jin)(jin)属电极(ji)而(er)言，其功(gong)函数差qm。一般不为(wei)零，而(er)且在氧化层内部或SQ-Si界面处存在的不同电荷，将以各(ge)种方式影响理想(xiang)MOS的特性。

一、功函数差

半导体的(de)(de)功函(han)数坤；为(wei)(wei)费(fei)米能(neng)级至真空(kong)之间的(de)(de)能(neng)量差(cha)(cha)（图(tu)6，2），随掺杂浓度(du)(du)而(er)有所变化，对于一有固(gu)定功函(han)数qm的(de)(de)特定金(jin)属而(er)言(yan)，我们预期(qi)其(qi)功函(han)数差(cha)(cha)为(wei)(wei)qms-q（m一s），因此(ci)将会随着(zhe)半导体的(de)(de)掺杂浓度(du)(du)而(er)改(gai)变．铝(lv)为(wei)(wei)最常用的(de)(de)金(jin)属之一，其(qi)qm=4.leV．另一种(zhong)广泛使用的(de)(de)材(cai)料(liao)为(wei)(wei)高掺杂的(de)(de)多晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)n-与p+多晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)的(de)(de)功函(han)数分别(bie)为(wei)(wei)4. 05eV与5.05 eV．图(tu)6.8表(biao)示(shi)在浓度(du)(du)变化下(xia)，铝(lv)、n+多晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)、p+多晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)等与硅(gui)(gui)(gui)(gui)间的(de)(de)功函(han)数差(cha)(cha)，值(zhi)得注(zhu)意的(de)(de)是，随着(zhe)电(dian)极(ji)材(cai)料(liao)与硅(gui)(gui)(gui)(gui)衬(chen)底掺杂浓度(du)(du)的(de)(de)不(bu)同，ms可能(neng)会有超过(guo)2V的(de)(de)变化。

欲(yu)建构(gou)MOS二极管的(de)(de)能带(dai)图(tu)，我们(men)由夹(jia)在(zai)(zai)独立金属与独立半(ban)(ban)导(dao)体间的(de)(de)氧化层夹(jia)心结构(gou)开始[图(tu)6.9(a)]．在(zai)(zai)此(ci)独立的(de)(de)状(zhuang)态(tai)下，所(suo)有的(de)(de)能带(dai)均保持水平，此(ci)为(wei)平带(dai)状(zhuang)况(kuang)．在(zai)(zai)热平衡状(zhuang)态(tai)下，费米(mi)能级必(bi)为(wei)定值，且真空能级必(bi)为(wei)连续，为(wei)调(diao)节功(gong)函数(shu)差，半(ban)(ban)导(dao)体能带(dai)需向下弯曲，如图(tu)6.9(b)所(suo)示．因此(ci)在(zai)(zai)热平衡状(zhuang)态(tai)下，金属含正电(dian)荷(he)，而半(ban)(ban)导(dao)体表面则为(wei)负(fu)电(dian)荷(he)．为(wei)达到如图(tu)6.2中的(de)(de)理想平带(dai)状(zhuang)况(kuang)，需外加一(yi)相当(dang)于功(gong)函数(shu)差qms电(dian)压(ya)，此(ci)对应至图(tu)6.9(a)的(de)(de)状(zhuang)况(kuang)，在(zai)(zai)此(ci)需在(zai)(zai)金属外加一(yi)负(fu)电(dian)压(ya)VFB(VFB=ms)，而此(ci)电(dian)压(ya)称(cheng)为(wei)平带(dai)电(dian)压(ya).

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