metalo‑puslaidininkio sandūra

metalo ir elektroninio puslaidininkio sandūros energijos juostų diagrama: ∆₀ – dielektrinio sluoksnio potencialas, φ_b – sandūros potencialo barjeras, E_F – Fermi lygmens energija, φ₀ – pusiausvirasis potencialo barjeras, φ_m – metalo elektronų išlaisvinimo darbas, φ_p – puslaidininkio elektronų išlaisvinimo darbas, LJ – puslaidininkio laidumo juosta, VJ – valentinė juosta, D – dielektrikas, M – metalas, P – puslaidininkis

metãlo‑pùslaidininkio sándūra, įvairialytės sandūros rūšis. Sulietus metalą su puslaidininkiu šiame susidaro potencialo barjeras, kurio tipą ir aukštį lemia metalo ir puslaidininkio elektronų išlaisvinimo darbų skirtumas φ_m – φ_p, sandūroje esančios priemaišos ir defektai, dielektrinio sluoksnio (oksido plėvelės) potencialas. Puslaidininkyje susidaro užtvarinis arba neužtvarinis sluoksnis, tai priklauso nuo φ_m – φ_p dydžio ir puslaidininkio paviršinių energijos lygmenų sandaros, pvz., metalo ir elektron. laidumo puslaidininkio sandūroje, jei φ_m > φ_p (paveiksle vaizduojama pusiausviroji būsena), daugiau elektronų difunduoja iš puslaidininkio į metalą negu atvirkščiai. Metalas įsielektrina neigiamai, puslaidininkio sluoksnis prie metalo‑puslaidininkio sandūra – teigiamai, ir jame susidaro potencialo barjeras; dėl to elektronų srautas iš puslaidininkio pradeda silpnėti, o iš metalo nesikeičia. Potencialo barjeras didėja, kol elektronų srautai susilygina. Pusiausvirasis potencialo barjeras φ₀ lygus metalo ir puslaidininkio elektronų išlaisvinimo darbų skirtumui: φ₀ = φ_m – φ_p. Metalo ir puslaidininkio Fermi energija E_F yra vienoda, o tarp jų susidaro sąlyčio potencialų skirtumas U₀ = φ₀/e; čia e – elektrono krūvis.

Teigiamai įelektrinto puslaidininkio sluoksnio prie sandūros varža didesnė už tokio pat storio sluoksnio varžą bet kurioje puslaidininkio dalyje. Toks sluoksnis trukdo elektronams pereiti per metalo‑puslaidininkio sandūrą ir vadinamas užtvariniu. Jei φ_m < φ_p, daugiau elektronų injekuojama iš metalo į puslaidininkį. Puslaidininkio sluoksnyje prie metalo‑puslaidininkio sandūros susikaupia elektronų, ir jo varža sumažėja. Toks sluoksnis vadinamas neužtvariniu. Metalo‑puslaidininkio sandūra turi lyginimo savybę: prijungus išorinės įtampos šaltinio teigiamąjį polių prie elektroninio laidumo puslaidininkio, metalo‑puslaidininkio sandūros potencialo barjero aukštis ir plotis padidėja ir elektronų srautas per metalo‑puslaidininkio sandūrą susilpnėja (užtvarinė kryptis), prijungus neigiamąjį polių – elektronų srautas sustiprėja (neužtvarinė kryptis). Metalo‑puslaidininkio sandūra naudojamasi puslaidininkiniuose prietaisuose: aukštojo dažnio detektoriuose, generatoriuose, optiniuose keitikliuose, dioduose, tranzistoriuose, fotodioduose.

Paprasčiausią metalo‑puslaidininkio sandūros teoriją 1938 sukūrė W. H. Schottky.