La structure Métal-Semiconducteur

Introduction

Effets de surface

Le contact Métal-Semiconducteur

La diode SCHOTTKY

Le contact ohmique

Conclusions Exercices


La structure Métal-Semiconducteur - 5.2 Effets de surface.

5.2.1 Travail de sortie.

Dans le métal, l'électron de conduction est soumis à un ensemble de forces d'interaction dont la résultante est nulle, il peut se déplacer librement.

Quand l'électron arrive à la surface du métal, la compensation des forces d'interaction entre-elles n'est plus totale, l'électron est retenu à l'intérieur du métal.

Pour extraire un électron du métal, il faudra donc lui fournir de l'énergie.

On appelle Niveau du Vide (Vacuum level), noté NV, l'énergie d'un électron extrait du corps et sans vitesse initiale. C'est l'énergie potentielle de l'électron dans le vide au voisinage du corps étudié.

travail de sortie

Travail de sortie d'un métal

On appelle travail de sortie (work function) l'énergie qu'il faut fournir à un électron situé au niveau de FERMI pour l'arracher du métal et l'amener au niveau du vide NV.

Le travail de sortie d'un métal est donc :

qm =  NV - EF

C'est une constante physique du métal considéré.

Métaux à faible travail de sortie
Li Na K Rb Cs Fr
(eV.) 2.3 2.3 2.2 2.2 1.8 1.8

Métaux à fort travail de sortie
Cr Fe Ni Al Cu Ag Au Pt
(eV.) 4.6 4.4 4.4 4.3 4.4 4.3 4.8 5.3

Dans les semiconducteurs et les isolants, le travail de sortie  qs est défini de la même manière. Cependant pour les semiconducteurs, la position du niveau de FERMI dépend du dopage et qs n'est pas une constante physique du matériau.

5.2.2 Affinité électronique.

Affinté électronique Sauf pour les semiconducteurs dégénérés, il n'y a pas d'électron au niveau de FERMI, on définit l'affinité électronique (electron affinity) comme l'énergie qu'il faut fournir à un électron situé dans la bas de la BdC pour l'amener au niveau du vide.

qs = NV - Ec

Cette grandeur est une constante physique du semiconducteur  :

Affinité électronique
Si Ge GaP GaAs GaSb SiO2
(eV.) 4.01 4.13 4.3 4.07 4.06 1.1

Loi de Poulsen : Toute chose utilisée à son potentiel maximum cassera.


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Dernière mise à jour : le 30 mars, 2004 Auteur : Bernard BOITTIAUX