在半导体器件中，经常会应用到金属与半导体接触。其中，肖特基接触和欧姆接触是最常用的两种接触形式，它们的特性差异直接决定了器件的性能和用途。

    在绝对零度时，金属中的电子填满了费米能级EF以下的所有能级，而高于EF的能级全部是空着的。虽然电子能在金属中自由移动，但要使电子从金属中逸出，外界必须给它足够的能量。所以，金属内部的电子是在一个势阱中运动的。势阱底部能量是费米能级，势阱顶部能量是真空能级。我们将一个起始能量等于费米能级的电子，由金属内部逸出到真空中所需的最小能量定义为金属功函数（Wm）。

    在半导体中，要使电子逸出，也必须给它足够的能量。而且，半导体的费米能级会随杂质浓度不同而变化，因此半导体的功函数（Ws）与杂质浓度相关。半导体导带底到真空能级的能量称为电子亲合能（χ），表示要使半导体导带底的电子逸出体外所需要的最小能量。

肖特基接触

先画出接触前金属和N型半导体的能带图，真空能级为E0，N型半导体的能带结构为费米能级在禁带中线之上。当金属功函数大于半导体功函数时，半导体中电子的填充水平高于金属。所以，在金属和半导体接触后，半导体中的电子会流向金属，直到两者费米能级相同。

由于金属具有极高的电子浓度，流向金属的这些电子可以在金属表面附近极小的区域内均匀分布，几乎不会影响金属内部的电势分布或能带结构。但是对半导体的能带影响很大，当半导体内部电子流向金属中时，会留下带正电的电离施主，形成空间电荷区。而在金属的表面会形成一个很薄的高浓度电子层。

空间电荷区中存在净电荷，因此会产生一个由半导体指向金属的电场。沿着电场方向，电势降低，因此沿着电场方向电子的电势能升高。在空间电荷区，半导体能带向上弯曲，产生接触势垒，半导体一侧的接触势垒为qVd。

                                                                        文章归原作者所有，转载仅为分享和学习使用，不做任何商业用途！内容如有侵权，请联系本部删除！

所以，金属和半导体的功函数差别越大，接触势垒越高。

肖特基接触

先画出接触前金属和N型半导体的能带图，真空能级为E0，N型半导体的能带结构为费米能级在禁带中线之上。当金属功函数大于半导体功函数时，半导体中电子的填充水平高于金属。所以，在金属和半导体接触后，半导体中的电子会流向金属，直到两者费米能级相同。

由于金属具有极高的电子浓度，流向金属的这些电子可以在金属表面附近极小的区域内均匀分布，几乎不会影响金属内部的电势分布或能带结构。但是对半导体的能带影响很大，当半导体内部电子流向金属中时，会留下带正电的电离施主，形成空间电荷区。而在金属的表面会形成一个很薄的高浓度电子层。

空间电荷区中存在净电荷，因此会产生一个由半导体指向金属的电场。沿着电场方向，电势降低，因此沿着电场方向电子的电势能升高。在空间电荷区，半导体能带向上弯曲，产生接触势垒，半导体一侧的接触势垒为qVd。

qVd = Wm - Ws

所以，金属和半导体的功函数差别越大，接触势垒越高。

欧姆接触

同样先画出接触前金属和N型半导体的能带图。当金属功函数小于半导体功函数时，金属中电子的填充水平高于半导体。所以，在两者接触后，金属中的电子会流向半导体，直到费米能级相同。

当金属中的电子流向半导体中时，会在表面附近留下带正电的原子核，半导体一侧由于电子的流入，会形成负的空间电荷区，由此产生一个由金属指向半导体的电场。沿着电场方向，电势降低，所以在负空间电荷区，半导体能带向下弯曲，导致在接触的界面处出现一个能量势垒，从而阻碍电子进一步流向半导体。

根据平衡时电子浓度的表达式，可以得到，半导体表面的电子浓度高于体内的电子浓度，因此半导体表面是一个低阻区，接触电阻很小，这种接触我们称为欧姆接触。

欧姆接触是非整流接触，它不产生明显的附加阻抗，而且不会使半导体内部的平衡载流子浓度发生显著改变。欧姆接触不影响器件的I-V特性，在半导体器件中有很重要的应用。半导体器件一般都要利用金属电极输入输出电流，这就要求在金属和半导体之间需要形成良好的欧姆接触。