Потенциальный барьер, образующийся в приконтактном слое полупроводника, граничащем с металлом; назван по имени немецкого учёного В.
Шотки (W. Schottky). исследовавшего такой
барьер в 1939. Для возникновения потенциального барьера необходимо, чтобы работы выхода (См.
Работа выхода) металла и полупроводника были различными, на что впервые указал сов. учёный Б. И. Давыдов в 1939. При сближении полупроводника
n-типа с металлом, имеющим большую, чем у полупроводника, работу выхода Ф, металл заряжается отрицательно, а полупроводник - положительно, т.к. электронам легче перейти из полупроводника в металл, чем обратно (при сближении полупроводника
р-типа с металлом, обладающим меньшей Ф, металл заряжается положительно, а полупроводник - отрицательно). При установлении равновесия между металлом и полупроводником возникает
Контактная разность потенциалов:
Uk = (Ф
м - Ф
п)/
е (
е - заряд электрона). Из-за большой электропроводности металла электрическое поле в него не проникает, и разность потенциалов
Uk создаётся в приповерхностном слое полупроводника. Направление электрического поля в этом слое таково, что энергия основных носителей заряда в нём больше, чем в толще полупроводника. Это означает, что в полупроводнике
n-типа энергетической зоны в приконтактной области изгибаются вверх, а в полупроводнике
р-типа - вниз (см.
рис.). В результате в полупроводнике вблизи контакта с металлом при Ф
м > Ф
п для полупроводника
n-типа, или при Ф
м < Ф
п для полупроводника
р-типа возникает потенциальный
барьер. Высота Ш. б. Ф
0 = Ф
м - Ф
п. В реальных структурах металл - полупроводник это соотношение не выполняется, т.к. на поверхности полупроводника или в тонкой диэлектрической прослойке, часто образующейся между металлом и полупроводником, обычно имеются локальные электронные состояния; находящиеся в них электроны экранируют влияние металла так, что внутренне поле в полупроводнике определяется этими поверхностными состояниями и высота Ш. б. не зависит от Ф
м. Как правило, наибольшей высотой обладают Ш. б., получаемые нанесением на полупроводник
n-типа плёнки Au. На высоту Ш. б. оказывает также влияние сила "электрического изображения" (см.
Шотки эффект)
.
Энергетическая схема контакта металл - полупроводник; а - полупроводник и металл до сближения; б, в - идеальный контакт металла с полупроводником n- и p-типов; г - реальный контакт; М - металл, П - полупроводник, Д - диэлектрическая прослойка, С - поверхностные электронные состояния; Eвак, Eν, Eс- уровни энергии электрона у "потолка" валентной зоны, у "дна" зоны проводимости и в вакууме; EF - энергия Ферми.