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1。
纳米微粒的界面效应由纳米微粒制成的纳米固体,它不同干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,而是处于一种无序状态更高的状态。格莱特认为,这类固体的晶界有"类气体"的结构,具有很高的活性和可移动性。从结构组成上看它是由两种组元构成,一是具有不同取向的晶粒构成的颗粒组元,二是完全无序结构各不相同的晶界构成的界面组元。由于颗粒尺寸小、界面组元占据了可以与颗粒组元相比拟的体积百分数,例如当颗粒粒径为5-50nm时构成的纳米固体。界面所占体积百分数约为50%-30%。晶体界面对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2。
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3。
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(如右图),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2。
本词条内容贡献者为:
石季英 - 副教授 - 天津大学