Contact ohmique

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Un contact ohmique est un contact métal-semi-conducteur avec une très faible résistance de contact. Il est dit ohmique lorsque le courant I est proportionnel à la tension V avec un facteur de proportionnalité 1/Rc. La résistance spécifique de contact rc est le produit de Rc par la surface de contact.

A l'interface se forme une barrière de potentiel s'opposant au passage du courant. Trois mécanismes principaux régissent l'expression du courant:

  1. Le franchissement de la barrière par émission thermo-ionique dominant dans les semi-conducteurs peu dopés (Nd < 10^{17} cm^{-3}). La zone désertée qui se forme près du contact est étendue. Elle joue le rôle d'une barrière de potentiel large, ce qui rend le passage par effet tunnel peu probable.
  2. ­ Le franchissement de la barrière par effet tunnel assisté thermiquement, dans le cas des semi-conducteurs moyennement dopés. L'émission thermo-ionique et l'effet tunnel jouent alors un rôle important dans les mécanismes de conduction.
  3. Le franchissement de la barrière par effet tunnel pur, qui intervient dans le cas des semi-conducteurs fortement dopés (Nd > 10^{18} cm^{-3}). Le semi-conducteur étant très dopé, la zone déserte est plus petite et donc la probabilité de passage par effet tunnel pur n'est plus négligeable, entraînant un mode de conduction par effet tunnel prédominant.

Pour connaître l'importance relative de ces phénomènes, T. C. Shen, G. B. Gao et H. Morkoç[1] introduisent un terme E00 qui permet de définir l'importance relative des mécanismes de conduction:

E_{00}=\frac{q h}{4 \pi}\sqrt{\frac{Nd}{m_e \varepsilon_r}}

où q est la charge électrostatique élémentaire, h la constante de Planck, Nd la concentration en atomes donneurs, \varepsilon_r est la constante diélectrique du semi-conducteur, me la masse effective d'un électron. Dans le cas d'un dopage de type p, il suffit de considérer la concentration en atomes accepteurs et la masse effective des trous.

  • Lorsque E_{00}\ll kT (faible dopage), la conduction est thermo-ionique avec une résistance spécifique de contact rc proportionnelle à 	\begin{matrix} \frac{q \Phi_B}{kT} \end{matrix} ,  \Phi_B étant la barrière de contact.
  • Pour E_{00}\approx kT \,\! (dopage intermédiaire), les mécanismes émission thermo-ionique et tunnel coexistent avec une résistance rc au franchissement de la barrière du type
  • Enfin, lorsque E_{00}\gg kT (dopage élevé), la conduction est dominée par effet tunnel. Dans ce cas, la résistance spécifique de contact rc dépend fortement de la concentration en dopant, et est proportionnelle à

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. T. C. Shen, G. B. Gao, H. Morkoç, " Dev. in Ohmic contacts for III-V semiconductors", Journal of Vac. Sc. Technol. B, vol 10, N°5, sept-oct 1992, pp 2113-2132