Бар'єр Шотткі

Бар'єр Шотткі або Шоткі, (англ. Schottky barrier) — потенціальний бар'єр, що з'являється в приконтактному шарі напівпровідника, який межує з металом, рівний різниці робіт виходу (енергій, що витрачаються на видалення електрона з твердого тіла або рідини у вакуум) металу та напівпровідника: ${\displaystyle \phi _{O}=\phi _{M}-\phi _{\Pi }}$.^[1]

Названий за ім'ям німецького вченого Вальтера Шотткі, який дослідив такий бар'єр 1939 року. Для виникнення потенціального бар'єра необхідно, щоб роботи виходу електронів із металу та напівпровідника були різними. При зближенні напівпровідника n-типу з металом, що має більшу, ніж у напівпровідника, роботу виходу ${\displaystyle \phi }$, метал заряджається негативно, а напівпровідник — позитивно, оскільки електронам легше перейти з напівпровідника в метал, ніж назад. Навпаки, при зближенні напівпровідника p-типу з металом, що має меншу ${\displaystyle \phi }$, метал заряджається позитивно, а напівпровідник негативно. При встановленні рівноваги між металом та напівпровідником виникає контактна різниця потенціалів:

${\displaystyle U_{k}={\frac {\phi _{M}-\phi _{\Pi }}{e}},}$

де ${\displaystyle e}$ — заряд електрона.

Через високу електропровідність металу електричне поле в нього не проникає, і різниця потенціалів ${\displaystyle U_{k}}$ створюється у приповерхневому шарі напівпровідника. Напрямок електричного поля в цьому шарі такий, що енергія основних носіїв заряду в ньому більша, ніж у товщі напівпровідника. Як наслідок, у напівпровіднику поблизу контакту з металом при ${\displaystyle \phi _{M}>\phi _{\Pi }}$ для напівпровідника n-типу, або при ${\displaystyle \phi _{M}<\phi _{\Pi }}$ для напівпровідника p-типу виникає потенціальний бар'єр.

У реальних структурах метал-напівпровідник співвідношення ${\displaystyle \phi _{O}=\phi _{M}-\phi _{\Pi }}$ не виконується, оскільки на поверхні напівпровідника або в тонкому діелектричному прошарку, що часто утворюється між металом і напівпровідником, зазвичай є поверхневі стани.

Бар'єр Шоттки має випрямні властивості. Струм через нього при накладенні зовнішнього електричного поля створюється майже цілком основними носіями заряду, що означає відсутність явища інжекції, накопичення та розсмоктування зарядів. Контакти метал-напівпровідник із бар'єром Шотткі широко використовують у надвисокочастотних детекторах, транзисторах та фотодіодах.^[1]

Діоди, які використовують цей бар'єр, називають діодами Шотткі або діодами з бар'єром Шотткі (ДБШ). Існують також транзистори Шотткі.

• Шоттки барьер // Физическая энциклопедия. Т. 5 / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1988. С. 467. (рос.)
• Полупроводниковые преобразователи Архівна копія на сайті Wayback Machine. // Нанометр, 2009. (рос.)