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• W4251657407 abstract "Carrier transport across metal-semiconductor barriers has been studied theoretically and experimentally to give a generalized and quantitative presentation. The thermionic and tunneling processes have been analyzed in terms of accurate quantum transmission coefficients. The effects of image-force lowering, temperature, and two-dimensional statistical variation of impurity concentration have also been incorporated in the theory.Theoretical results give a description of the current transport, due to combined effect of tunneling and thermionic emission over a temperature range from essentially absolute zero to the highest practical temperatures, and over doping densities from 1014 cm−3 to complete degeneracy. An interesting result of the analysis is the existence of a minimum in the saturation current density Js near 1016 cm−3; the current density rises slightly at lower dopings because of enhanced transmission coefficient for thermionic emission and increases drastically at higher dopings because of tunneling. For example for PtSiSi system at 300°K with a barrier height of 0.85 eV, Js is 80 nA/cm2 at 1014 cm−3, reaches a minimum of 60 nA/cm2 at 1016 cm−3, then rapidly increases to 103 A/cm2 at 1020 cm−3. In the high doping range the average saturation current density is considerably increased by the effect of two-dimensional impurity variation.The room-temperature transition doping for breakdown in metal-silicon systems occurs at 8×1017 cm−3; for lower dopings the breakdown is due to avalanche multiplication, and for higher dopings it is due to tunneling of carriers from the metal Fermi level to semiconductor bands.The metal-silicon diodes were fabricated by planar technology with guard-ring structures to eliminate edge effects. Extensive experimental studies, including current-voltage, capacitance-voltage, and photoelectric measurements covering the doping range from 1014 to 1020 cm−3 and the temperature range from 77°K to 373°K, gave good agreement with theoretical predictions.On a fait une étude théorique et expérimentale du transport de porteur à travers les barrières métal-semiconducteur pour donner une présentation quantitative généralisée. Les procédés thermionique et de tunnel ont été analysés en termes de coefficients de transmission quantiques exacts. On a aussi incorporé dans la théorie les effets d'abaissements d'image-force, de température et de variation statistique en deux dimensions de la concentration d'impureté.Les résultats théoriques présentent une description du transport de courant causé par l'effet combiné de tunnellement et d'émission le long d'une gamme de température allant essentiellement du zéro absolu aux plus hautes températures pratiques et couvrant une densité de dope allant de 1014 cm−3 à la dégénération complete. Un résultat intéressant de l'analyse est l'existence d'un minimum dans la densité de courant de saturation Js dans les environs de 1016 cm−3; la densité de courant augmente légèrement aux dopes plus faibles grâce au coefficient élevé de la transmission thermionique et augmente énormément aux dopes plus élevées à cause du tunnellement. Par exemple pour le système PtSiSi à 3000°K avec une hauteur de barrière de 0,85 eV, Js est 8na/cm2 à 1014 cm−3, atteint un minimum de 60 na/cm2 à 1016 cm−3 et ensuite augmente rapidement à 103 am/cm2 à 1020 cm−3. Dans la gamme à dope élevée, la densité de courant de saturation est considérablement augmentée par l'effet de variation d'impureté à deux dimensions.La dope de transition à température ambiante pour la rupture dans les systèmes métal-silicium se produit à 8×1017 cm−3; pour de plus basses dopes la dope est due à la multiplication d'avalanche et pour de plus fortes fortes dopes elle est due au tunnellement de porteurs du niveau métal Fermi bandes de semiconducteurs.Les diodes métal-silicium ont été fabriquées en employant la technologie plane avec des anneaux de garde pour éliminer les effets de bord. Des études expérimentales étendues comprenant courant-tension, capacité-tension et des mesures photoélectriques qui courent la bande de dope de 1014 à 1020 cm−3 et al gamme de température de 77°K à 373°K sont en bon accord avec les pérdictions théoriques.Um eine verallgemeinerte und quantitative Darstellung geben zu können, wurde der Trägertransport über eine Metall-Halbleiter-Barriere theoretisch und experimentell untersucht. Mittels der genauen quantenmechanischen Durchlässigkeitskoeffizienten wurden die thermoionischen Prozesse und der Tunneleffekt analysiert. Ebenso wurde in die Theorie die Wirkung der Bildkraft-Absenkung der Barriere, der Temperatur und eine zweidimensionale statistische Streuung der Störstellen einbezogen.Die theoretischen Ergebnisse liefern eine Beschreibung des Stromtransportes aufgrund der kombinierten Effekte von Tunnel- und Thermoemission für einen Temperaturbereich zwischen praktisch 0 K bis zu den höchsten Temperaturen und für eine Dotierungskonzentration von 1014/cm−3 bis zur vollständigen Entartung. Ein interessantes Ergebnis der Analyse ist die Existenz eines Minimums im Sättigungsstrom Js nahe bei einer Dotierung von 1016/cm−3. Die Stromdichte nimmt leicht zu für niedrigere Konzentrationen wegen des wachsenden Transmissions-Koeffizienten für die Thermoemission und stark für höhere Dotierungen wegen des Tunneleffektes. Als Beispiel dient ein PtSiSi-System bei 300 K mit einer Barrierenhöhe von 0,85 eV; Js ist hier 80 mA/cm2 bei 1014/cm3 und 103A/cm2 bei 1020/cm−3. Im Bereich hoher Dotierungskonzentrationen wird der mittlere Sättigungsstrom beachtlich durch die zweidimensionale Störstellenvariation vergrössert.Der Zimmertemperaturübergang zum Durchbruch im Metall-Silizium-System tritt bei 8.1017/cm−3 auf. Bei niedrigen Konzentrationen ist der Durchbruch durch Lawinenmultiplikation bestimmt und bei höheren Werten durch das Tunneln der Träger von der Fermikante im Metall zum Halbleiterband.Die Metall-Silizium-Dioden wurden hergestellt mittels einer Planartechnologie mit Schutzringstruktur um Randeffekte auszuschalten. Ausgedehnte experimentelle Studien lieferten eine gute Übereinstimmung mit den theoretischen Vorhersagen bezüglich Strom-Spannungscharakteristik, deren Zusammenhang zwischen Kapazität und Spannung sowie für photoelektrische Daten im Dotierungsbereich von 1014 bis 1020/cm−3 für Temperaturen zwischen 77 K und 373 K." @default.
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