Барьер Шоттки

Барье́р Шо́ттки или Шо́тки, (англ. Schottky barrier) — потенциальный барьер, появляющийся 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: $\phi _{O}=\phi _{M}-\phi _{\Pi }$.

Описание

Назван по имени немецкого ученого Вальтера Шоттки (W. Schottky), исследовавшего такой барьер в 1939 году. Для возникновения потенциального барьера необходимо, чтобы работы выхода электронов из 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, что означает отсутствие явления инжекции, накопления и рассасывания зарядов.  Контакты металл — полупроводник с барьером Шоттки широко используются в сверхвысокочастотных детекторах, транзисторах и фотодиодах.

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

Литература

• Шоттки барьер // Физическая энциклопедия. Т. 5 / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1988. С. 467.
• Полупроводниковые преобразователи Архивная копия от 8 апреля 2012 на Wayback Machine // Нанометр, 2009.