3.2.3 Die thermionische Emissions- und Diffusionstheorie



next up previous contents
Next: 3.2.4 Modellierung der Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit Up: 3.2 Der Schottkykontakt Previous: 3.2.2 Stromfluß über die

3.2.3 Die thermionische Emissions- und Diffusionstheorie

 

Um die thermionische Emissionstheorie [6] und die Diffusionstheorie [73] zu vereinigen, wurde von Crowell und Sze [15] das Konzept der Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit eingeführt. Somit kann eine Randbedingung für die Stromdichte am Kontakt definiert werden:

 

Dabei bezeichnet eine Rekombinationsgeschwindigkeit am Kontakt, ist die tatsächliche Elektronenkonzentration am Kontakt und die Konzentration der Elektronen am Kontakt im thermischen Gleichgewicht. Die Terme und können auch als die Ströme, die vom Halbleiter ins Metall bzw. vom Metall in den Halbleiter fließen, betrachtet werden. Für einen Schottkykontakt auf einem homogen dotierten Halbleiter kann ein analytischer Ausdruck für die Stromdichte hergeleitet werden (vgl. [68][85]).

 

Hier bezeichnet die am Kontakt anliegende Potentialdifferenz, ist die Temperaturspannung. In (3.121) ist

die mittlere Driftgeschwindigkeit der zum Kontakt fließenden Elektronen am Kontakt. ist das ortsabhängige Potential und ist die Länge der Raumladungszone. Unter der Annahme einer Maxwell'schen Geschwindigkeitsverteilung der Elektronen am Kontakt und vollständiger Absorption aller über die Barriere emittierten Elektronen ist die Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit gleich der thermischen Geschwindigkeit.

Aus dem Verhältnis zwischen der Driftgeschwindigkeit und der Rekombinationsgeschwindigkeit läßt sich nun die Gültigkeit der thermionischen Emissionstheorie und der Diffusionstheorie in speziellen Fällen erkennen: Für ist der Stromfluß über die Emission ins Metall aufgrund der geringen Rekombinationsgeschwindigkeit limitiert, während für der Transport zum Kontakt entscheidend ist, der durch die geringe Driftgeschwindigkeit der Elektronen begrenzt wird.

In vielen Fällen ist die oben gemachte Annahme vernachlässigbarer Wahrscheinlichkeit für die Rückstreuung ins Metall emittierter Elektronen nicht mehr gerechtfertigt. Darüberhinaus wird die Maxwellverteilung der Geschwindigkeiten durch quantenmechanische Effekte verzerrt. Deshalb wurde in [15] versucht, diese Effekte durch Einführung von zwei feldabhängigen Faktoren und für die Wahrscheinlichkeit des Durchtunnelns der Barriere und die quantenmechanische Rückstreuung quantitativ zu beschreiben. Daraus erhält man eine feldabhängige Rekombinationsgeschwindigkeit

 

Typische Werte für liegen zwischen bei kleinen Feldern und bei hohen Feldern ([85]).



next up previous contents
Next: 3.2.4 Modellierung der Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit Up: 3.2 Der Schottkykontakt Previous: 3.2.2 Stromfluß über die



Martin Stiftinger
Fri Oct 14 19:00:51 MET 1994