Барьер Шоттки

Барье́р Шо́ттки (или Шо́тки, (англ. Schottky barrier)) — потенциальный барьер, образующийся в приконтактном слое полупроводника, граничащего с металлом, равный разности работ выхода (энергий, затрачиваемых на удаление электрона из твёрдого тела или жидкости в вакуум) металла и полупроводника: $\phi_O=\phi_M-\phi_\Pi$^[1].

Описание

Назван по имени немецкого ученого Вальтера Шоттки (W. Schottky), исследовавшего такой барьер в 1939 году. Для возникновения потенциального барьера необходимо, чтобы работы выхода металла и полупроводника были различными. При сближении полупроводника n-типа с металлом, имеющим большую, чем у полупроводника, работу выхода $\phi$, металл заряжается отрицательно, а полупроводник — положительно, так как электронам легче перейти из полупроводника в металл, чем обратно. Напротив, при сближении полупроводника p-типа с металлом, обладающим меньшей $\phi$, металл заряжается положительно, а полупроводник — отрицательно. При установлении равновесия между металлом и полупроводником возникает контактная разность потенциалов:

$U_k=\frac{\phi_M-\phi_\Pi}{e}$, где $e$ — заряд электрона.

Из-за большой электропроводности металла электрическое поле в него не проникает, и разность потенциалов $U_k$ создается в приповерхностном слое полупроводника. Направление электрического поля в этом слое таково, что энергия основных носителей заряда в нем больше, чем в толще полупроводника. В результате в полупроводнике вблизи контакта с металлом при $\phi_M > \phi_\Pi$ для полупроводника n-типа, или при $\phi_M < \phi_\Pi$ для полупроводника p-типа возникает потенциальный барьер.

В реальных структурах металл-полупроводник соотношение $\phi_O=\phi_M-\phi_\Pi$ не выполняется, так как на поверхности полупроводника или в тонкой диэлектрической прослойке, часто образующейся между металлом и полупроводником, обычно имеются поверхностные состояния.

Барьер Шоттки обладает выпрямляющими свойствами. Ток через него при наложении внешнего электрического поля создается почти целиком основными носителями заряда. Контакты металл — полупроводник с барьером Шотки широко используются в сверхвысокочастотных детекторах, транзисторах и фотодиодах.^[1]

Диоды, использующие этот барьер, называются диодами Шоттки или диодами с барьером Шоттки (ДШБ). Существуют также транзисторы Шоттки.

Примечания

1. ↑ ^{1 2} Барьер Шоттки в Словаре нанотехнологических терминов. РОСНАНО. Архивировано из первоисточника 20 февраля 2012. Проверено 29 ноября 2011.

Литература

• Шоттки барьер // Физическая энциклопедия. Т. 5 / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1988. С. 467.
• Полупроводниковые преобразователи // Нанометр, 2009.