Giunzione metallo-semiconduttore

[raffamaiden]

Mettendo a contatto un metallo con un semiconduttore debolmente drogato n, alcuni elettroni transitano dal semiconduttore al metallo, lasciando nel semiconduttore una zona svuotata di carica positiva. Questo è quello che dice il mio libro.

Ma considerando che in un metallo la concentrazione di elettroni liberi è dell'ordine dei (fonte) , perché gli elettroni vanno dal semiconduttore al metallo? dovrebbe accadere l'esatto opposto, ciò dovrebbero andare dal metallo al semiconduttore per diffusione. Ovviamente sto considerando la giunzione all'equilibrio, nel senso che non c'è potenziale esterno applicato.

[mctn]

Ponendo a contatto un metallo ed un semiconduttore si ottiene una giunzione metallo semiconduttore. Quest'ultima può dar luogo, a seconda del tipo di materiali utilizzati, a diodi Schottky (detti anche contatti rettificanti, in quanto consentono il passaggio di corrente in un'unica direzione) o a contatti ohmici (ovvero contatti non rettificanti, i quali in dipendenza dal segno della tensione applicata permettono la conduzione di corrente dal metallo al semiconduttore e viceversa). L'ottenimento di un diodo Schottky piuttosto che di un contatto ohmico dipende dai valori assunti dalla differenza fra le cosiddette work function (o lavori di estrazione) del metallo e del semiconduttore, ovvero e .
Solitamente, per un semiconduttore di tipo n+, se si ottiene un diodo Schottky, mentre se al contrario si ha un contatto rettificante. Ora presumo che il caso da te citato sia quello di un contatto rettificante. Il motivo per il quale gli elettroni non possono passare dal metallo al semiconduttore per semplice diffusione è che gli elettroni del metallo trovano un "ostacolo" costituito da un potenziale, il quale crea una sorta di barriera che gli impedisce di passare verso il semiconduttore. Tale barriera è detta appunto barriera Schottky e si può esprimere come la differenza tra la workfunction del metallo e l'affinità elettronica del semiconduttore.
Per approfondire questi concetti (trattati in maniera forse troppo semplificata nel Giustolisi-Palumbo) un buon libro potrebbe essere Semiconductor Physics and Devices di Donald Neamen.

[DirtyDeeds]

ciò dovrebbero andare dal metallo al semiconduttore per diffusione.

Non è la differenza di concentrazione che stimola la diffusione, ma la differenza di potenziale chimico, che all'equilibrio termodinamico deve essere uniforme.

[raffamaiden]

Grazie ad entrambi! colpa del mio esercitatore di dispositivi, che continuava a spiegarci che "la zona n vede la zona p dove elettroni non ce ne sono manco a pagarne e quindi si tuffano di la", viceversa per la zona p.

Ora è tutto un po' più chiaro :)

[concettacammalleri]

ragazzi ho bisogno di un aiuo: perché in una giunzione ideale metallo-semiconduttore, se polarizziamo cambia il livello di fermi solo del semiconduttore?

[DrCox]

se polarizziamo cambia il livello di fermi

Se polarizzi la struttura, non sei più all'equilibrio e non esiste più il livello di Fermi (rigorosamente definito all'equilibrio, dall'espressione analitica della funzione di occupazione di Fermi-Dirac).
Parlando dunque di pseudolivello di Fermi, il cambiamento c'è eccome, tutto dipende come vai a guardarlo.
Se tieni il potenziale del metallo come riferimento, quello che cambierà sarà il profilo all'interno del semiconduttore, ottenendo uno pseudolivello di Fermi che resta inalterato nel metallo ma modificato nel semiconduttore (differenza pari a qV).
Se tieni il potenziale del semiconduttore come riferimento, chiaramente dovrà cambiare lo pseudolivello di Fermi all'interno del metallo (differenza sempre pari a qV).