界面效应

更新时间:2022-10-27 12:43

界面效应由多种部件或多种材料组成的串联或串并联系统。任何一种半导体器件,都可以看成是由多种部件或多种材料组成的串联或串并联系统。在这一系统中,有许多固相交界面,即界面,其中包括金属-半导体界面(例如Al-Si),半导体-绝缘体界面(例如Si-SiO2)、金属-绝缘体界面(例如Al-SiO2,Al-多晶硅等)、金属间界面(例如Al-Au等)、硅化物界面以及绝缘体-绝缘体界面。

简介

界面效应由多种部件或多种材料组成的串联或串并联系统。任何一种半导体器件,都可以看成是由多种部件或多种材料组成的串联或串并联系统。

纳米微粒的界面效应

由纳米微粒制成的纳米固体,它不同于长程有序的晶态固体,也不同于长程无序短程有序的非晶态固体晶体材料的许多性能有重大的影,例如热学、电学、力学和磁学等很大程度上取决于原子间的相邻状态。由于纳米固体的界面与通常晶粒材料有很大的不同,界面组元的增加使纳米固体中的界面自由能大大增加,界面的离子价态,电子运动传递等与结构有关的性能发生了相当大的变化,这种变化我们称为纳米固体的界面效应。

界面效应的原理

任何一种半导体器件,都可以看成是由多种部件或多种材料组成的串联或串并联系统。在这一系统中,有许多固相交界面,即界面,其中包括金属-半导体界面(例如Al-Si),半导体-绝缘体界面(例如Si-SiO2)、金属-绝缘体界面(例如Al-SiO2,Al-多晶硅等)、金属间界面(例如Al-Au等)、硅化物界面以及绝缘体-绝缘体界面。

正是上述诸界面,在温度、交变温度、电压、电流、湿度等外界应力作用下,界面两相间发生固-固扩散、离子电荷迁移、热电子注入、电化学腐蚀,甚至出现裂纹等,结果导致界面的电、热、机械特性的缓慢变化,从而引起器件参数的不稳定和退化,以致彻底失效,所以对界面效应的研究在器件可靠性物理学中是很重要的。

举例

例如:如果将一块P型半导体和一块N型半导体连接,在界面处由于热扰动引起离子扩散,温度越高,这种现象越明显。因此,电子将扩散到P型材料中,而空穴将扩散到N型材料中。在每种情况,当离子通过界面后都会遇到相反符号的离子,直至形成电中性原子。所以在界面附近将会缺少离子,这个区域被称为“耗尽层”(阻挡层)。在耗尽层内部将形成一个偶极层,在P型材料中形成负极,在N型材料中形成正极(如图《P-N结界面效应》所示),这对于少数载流子通过界面的运动是有利的。所以有一个反向漏电流通过界面。

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