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肖特基勢壘

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肖特基勢壘

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肖特基勢壘是指具有整流特性的金屬-半導體接觸，就如同二極管具有整流特性 。是金屬-半導體邊界上形成的具有整流作用的區域 。
肖特基勢壘指具有大的勢壘高度（也就是ΦBn 或者 ΦBp >>kT）,以及摻雜濃度比導帶或價帶上態密度低的金屬-半導體接觸（施敏, 半導體器件物理與工藝, 第二版, 7.1.2） 。
肖特基勢壘是指具有整流特性的金屬-半導體接觸，就如同二極管具有整流特性 。是金屬-半導體邊界上形成的具有整流作用的區域 。
金屬與n型半導體形成的肖特基勢壘如圖1所示 。金屬—半導體作為一個整體在熱平衡時有同樣費米能級 。肖特基勢壘相較于PN界面最大的區別在于具有較低的界面電壓，以及在金屬端具有相當薄的(幾乎不存在)空乏區寬度 。由半導體到金屬，電子需要克服勢壘；而由金屬向半導體，電子受勢壘阻擋 。在加正向偏置時半導體一側的勢壘下降；相反，在加反向偏置時，半導體一側勢壘增高 。使得金屬-半導體接觸具有整流作用(但不是一切金屬—半導體接觸均如此） 。如果對于N型半導體,金屬的功函數大于半導體的功函數，對于P型半導體，金屬的功函數小于半導體的功函數，以及半導體雜質濃度不小于10^19/立方厘米數量級時會出現歐姆接觸，它會因雜質濃度高而發生隧道效應，以致勢壘不起整流作用 。并非所有的金屬-半導體接面都是具有整流特性的，不具有整流特性的金屬-半導體接面則稱為歐姆接觸 。整流屬性決定于金屬的功函、固有半導體的能隙，以及半導體的摻雜類型及濃度 。在設計半導體器件時需要對肖特基效應相當熟悉，以確保不會在需要歐姆接觸的地方意外地產生肖特基勢壘 。當半導體均勻摻雜時肖特基勢壘的空間電荷層寬度和單邊突變P-N結的耗盡層寬度相一致 。
優點
由于肖特基勢壘具有較低的界面電壓，可被應用在某器件需要近似于一個理想二極管的地方 。在電路設計中，它們也同時與一般的二極管及晶體管一起使用, 其主要的功能是利用其較低的界面電壓來保護電路上的其它器件 。
然而，自始至終肖特基器件相較于其它半導體器件來說能被應用的領域并不廣 。
器件
肖特基二極管，肖特基勢壘自身作為器件即為肖特基二極管 。
肖特基勢壘碳納米管場效應晶體管FET：金屬和碳納米管之間的接觸并不理想所以層錯導致肖特基勢壘，所以我們可以使用這一勢壘來制作肖特基二極管或者晶體管等等 。
實際使用
（1）價帶電子；
（2）自由電子或空穴（free carrier）；
（3）存在于雜質能級上的電子 。
太陽電池可利用的電子主要是價帶電子 。由價帶電子得到光的能量躍遷到導帶的過程決定的光的吸收稱為本征或固有吸收 。
太陽電池能量轉換的基礎是結的光生伏特效應 。當光照射到pn結上時，產生電子一空穴對，在半導體內部結附近生成的載流子沒有被復合而到達空間電荷區，受內建電場的吸引，電子流入n區，空穴流入p區，結果使n區儲存了過剩的電子，p區有過剩的空穴 。它們在pn結附近形成與勢壘方向相反的光生電場 。光生電場除了部分抵消勢壘電場的作用外，還使p區帶正電，n區帶負電，在n區和p區之間的薄層就產生電動勢，這就是光生伏特效應 。此時，如果將外電路短路，則外電路中就有與入射光能量成正比的光電流流過，這個電流稱作短路電流，另一方面，若將pn結兩端開路，則由于電子和空穴分別流入n區和p區，使n區的費米能級比p區的費米能級高，在這兩個費米能級之間就產生了電位差voc ?？梢詼y得這個值，并稱為開路電壓 。由于此時結處于正向偏置，因此，上述短路光電流和二極管的正向電流相等，并由此可以決定voc的值 。
肖特基勢壘
肖特基勢壘
太陽電池的能量轉換過程
太陽電池是將太陽能直接轉換成電能的器件 。它的基本構造是由半導體的pn結組成 。此外，異質結、肖特基勢壘等也可以得到較好的光電轉換效率 。本節以最普通的硅pn結太陽電池為例，詳細地觀察光能轉換成電能的情況 。
首先研究使太陽電池工作時，在外部觀測到的特性 。當太陽光照射到這個太陽電池上時，將有和暗電流方向相反的光電流iph流過 。
當給太陽電池連結負載r，并用太陽光照射時，則負載上的電流im和電壓vm將由圖中有光照時的電流一電壓特性曲線與v=-ir表示的直線的交點來確定 。此時負載上有pout=ri2m的*gong*率消耗，它清楚地表明正在進行著光電能量的轉換 。通過調整負載的大小，可以在一個最佳的工作點上得到最大輸出*gong*率 。輸出*gong*率（電能）與輸入*gong*率（光能）之比稱為太陽電池的能量轉換效率 。

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