第10讲薄膜材料物理第四章薄膜的表面和界面.pptx

§4—3 电接触
逸出功和接触电势差
认为表面电势近似为突变如图
图中:E0:表示真空中静止电子的能级
金属
n型半导体
电介质
Ec:导带底 Ev:价带顶
Ec即是晶体中自由电子所具有的最低能级,它相当
于晶体中静止的自由电子的能量.
W:真空能级与导带底能级之差,即将晶体中静止
电子移至晶体处真空中所需要的能量——电子亲和能

逸出功Φ: 是将电子从费米能级EF移至真空中所需要
的最小能量,若以Ec为参数能级, 则
EF 费米能级是系统的化学势能,即是系统中增加一个
电子所引起系统自由能的变化。
接触电势差是逸出功不同的两个物体接触以后,
由于电子从逸出功小的物体流向逸出功较大的物体,
最后达到平衡状态,两物体的费米能级相同。
结果前者带正电,电势降低;后者带负电,电势升高;
在两者之间产生了电势差——接触电势差
式中V1和V2分别为物体1和2的逸出电势
金属与金属的接触
例如Ag(银)和铜接触,逸出功不同
从能量观点来看,电子将从逸出功较小的金属
向另一金属流动,直到最高能量的电子在这两种金
属中占有相同的能级。
接触前能级图
接触后能级图
两金属自由电子浓度不同也要引起电势差,因为
浓度大的要向浓度小的一方扩散,从而前者带正电,
后者带负电。有自由电子论知,其静电电势差为:
所以,两个金属的接触电势差为:
上述是在理想接触情况下的结果事实上,
接触有三种如下:

式中ρ为金属的电阻率,Q为凸点的半径若有n个
接触点,则总电阻为:
设间隙的宽度为d
假设金属中的一个
电子到x处,
金属1
金属2
当x<d-x时,电子受到金属的吸引力为:
(忽略多级镜像力)
因此,电子离开金属1后,反抗吸引力f多作用的功为:
当d>>x , x→∞时,
显然:
为金属1的逸出功
若在外加电场E作用下如图,则电子所受电场力为
-qE,势能为-,电子由金属1→2所需要的功为:
同样分析,电子由金属
2→1所需的功为:
根据肖特基发射理论,
金属1
金属2