歐姆接觸,歐姆接觸的制備，歐姆接觸的理論，歐姆接觸的實(shí)驗(yàn)特性，歐姆接觸的重要性
歐姆接觸制備是材料工程里研究很充分而不太有未知剩余的部分。可重復(fù)且可靠的接觸制備需要極度潔凈的半導(dǎo)體表面。例如，因?yàn)樘烊谎趸飼?huì)迅速在硅表面形成，接觸的性能會(huì)十分敏感地取決于制備準(zhǔn)備的細(xì)節(jié)。
接觸制備的基礎(chǔ)步驟是半導(dǎo)體表面清潔、接觸金屬沉積、圖案制造和退火。表面清潔可以通過濺射蝕刻、化學(xué)蝕刻、反應(yīng)氣體蝕刻或者離子研磨。比如說(shuō)，硅的天然氧化物可以通過蘸氫氟酸（HF）來(lái)去除，而砷化鎵（GaAs）則更具代表性的通過蘸溴化甲醇來(lái)清潔。清潔過后金屬通過濺射、蒸發(fā)沉積或者化學(xué)氣相沉積（CVD）沉積下來(lái)。濺射是金屬沉積中比蒸發(fā)沉積更快且更方便方法但是等離子帶來(lái)的離子轟擊可能會(huì)減少表面態(tài)或者甚至顛倒表面電荷載流子的類型。正因?yàn)榇烁鼮槠胶颓乙廊豢焖俚腃VD是更加為人所傾向的方法。接觸的圖案制造是通過標(biāo)準(zhǔn)平版照相術(shù)來(lái)完成的，比如剝落中接觸金屬是通過沉積于光刻膠層孔洞之中并稍后取出光刻膠來(lái)完成的。沉積后接觸的退火能有效去除張力并引發(fā)有利的金屬和半導(dǎo)體之間的反應(yīng)。
任何兩種相接觸的固體的費(fèi)米能級(jí)（Fermi level）（或者嚴(yán)格意義上，化學(xué)勢(shì)）必須相等。 費(fèi)米能級(jí)和真空能級(jí)的差值稱作功函。 接觸金屬和半導(dǎo)體具有不同的工函，分別記為φM和φS。 當(dāng)兩種材料相接觸時(shí)，電子將會(huì)從低工函(高Fermi level)一邊流向另一邊直到費(fèi)米能級(jí)相平衡。從而，低工函(高Fermi level)的材料將帶有少量正電荷而高工函(低Fermi level)材料則會(huì)變得具有少量電負(fù)性。最終得到的靜電勢(shì)稱為內(nèi)建場(chǎng)記為Vbi。這種接觸電勢(shì)將會(huì)在任何兩種固體間出現(xiàn)并且是諸如二極管整流現(xiàn)象和溫差電效應(yīng)等的潛在原因。內(nèi)建場(chǎng)是導(dǎo)致半導(dǎo)體連接處能帶彎曲的原因。明顯的能帶彎曲在金屬中不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)樗麄兒芏痰?屏蔽長(zhǎng)度意味著任何電場(chǎng)只在接觸面間無(wú)限小距離內(nèi)存在。
在經(jīng)典物理圖像中，為了克服勢(shì)壘，半導(dǎo)體載流子必須獲得足夠的能量才能從費(fèi)米能級(jí)跳到彎曲的導(dǎo)帶頂。穿越勢(shì)壘所需的能量φB是內(nèi)建勢(shì)及費(fèi)米能級(jí)與導(dǎo)帶間偏移的總和。同樣對(duì)于n型半導(dǎo)體，φB = φM ? χS當(dāng)中χS是半導(dǎo)體的電子親合能（electron affinity），定義為真空能級(jí)和導(dǎo)帶（CB）能級(jí)的差。對(duì)于p型半導(dǎo)體，φB = Eg ? (φM ? χS)其中Eg是禁帶寬度。當(dāng)穿越勢(shì)壘的激發(fā)是熱力學(xué)的，這一過程稱為熱發(fā)射。真實(shí)的接觸中一個(gè)同等重要的過程既即為量子力學(xué)隧穿。WKB 近似描述了最簡(jiǎn)單的包括勢(shì)壘穿透幾率與勢(shì)壘高度和厚度的乘積指數(shù)相關(guān)的隧穿圖像。對(duì)于電接觸的情形，耗盡區(qū)寬度決定了厚度，其和內(nèi)建場(chǎng)穿透入半導(dǎo)體內(nèi)部長(zhǎng)度同量級(jí)。耗盡層寬度W可以通過解泊松方程以及考慮半導(dǎo)體內(nèi)存在的摻雜來(lái)計(jì)算。
勢(shì)壘高度（與電子親和性和內(nèi)建場(chǎng)相關(guān)）和勢(shì)壘厚度（和內(nèi)建場(chǎng)、半導(dǎo)體絕緣常數(shù)和摻雜密度相關(guān)）只能通過改變金屬或者改變摻雜密度來(lái)改變。總之工程師會(huì)選擇導(dǎo)電、非反應(yīng)、熱力學(xué)穩(wěn)定、電學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且低張力的接觸金屬然后提高接觸金屬下方區(qū)域摻雜密度來(lái)減小勢(shì)壘高度差。高摻雜區(qū)依據(jù)摻雜種類被稱為 n + 或者p + 。因?yàn)樵谒泶┲型干湎禂?shù)與粒子質(zhì)量指數(shù)相關(guān)，低有效質(zhì)量的半導(dǎo)體更容易被解除。另外，小禁帶半導(dǎo)體更容易形成歐姆接觸因?yàn)樗鼈兊碾娮佑H和度（從而勢(shì)壘高度）更低。
