Rev. Phys. Appl. (Paris) 22, 1809-1817 (1987)
DOI: 10.1051/rphysap:0198700220120180900

Modélisation de la barrière de Schottky en présence d'états d'interface distribués spatialement

G.N. Lu, T. Neffati et C. Barret

Institut d'Electronique Fondamentale, CNRS UA22, Université Paris-Sud, Bât. 220, 91405 Orsay Cedex, France

Abstract
The profile of the energy bands of a semiconductor in contact with a metal is determined by the interface charge distribution due to electronic discrete levels decreasing in density towards the semiconductor bulk. The influence of the states properties (energy position, density and penetration depth) on the Schottky barrier height is quantitatively studied. We show that in the case of more than one level, it is easy to describe the variation in barrier height as a function of the metal work function by means of asymptotic diagrams built from the contribution of each state. The comparison between our model and experimental results on M-Si, M-GaAs and M-InP interfaces is also discussed.

Résumé
Le profil des bandes d'énergie dans un semiconducteur en contact avec un métal est déterminé en tenant compte d'une charge interfaciale provenant d'états électroniques énergétiquement discrets et de densité décroissant exponentiellement vers le volume du semiconducteur. Le rôle des principaux paramètres (énergie, densité, profondeur de pénétration) d'un état unique, accepteur ou donneur, sur la détermination de la hauteur de barrière est mis en évidence de façon quantitative. Puis, lorsque plusieurs états interviennent simultanément, nous montrons comment construire simplement un diagramme asymptotique décrivant les variations de la hauteur de barrière avec le travail de sortie du métal. Ce modèle est utilisé pour tester les configurations énergétiques plausibles des états intervenant dans les interfaces M-Si, M-GaAs et M-InP.

PACS
7320A - Surface states, band structure, electron density of states.
7330 - Surface double layers, Schottky barriers, and work functions.
7340N - Electrical properties of metal nonmetal contacts.
2530D - Semiconductor metal interfaces.

Key words
interface electron states -- Schottky effect -- semiconductor metal boundaries -- work function -- Schottky barrier -- spatially distributed interface states -- energy bands -- semiconductor -- metal -- interface charge distribution -- electronic discrete levels -- density -- energy position -- penetration depth -- Schottky barrier height -- metal work function -- asymptotic diagrams