ショットキー接触とオーミック接触のバンド図形成過程
金属と半導体を接触させると、仕事関数の違いにより電荷の移動が生じ、接触界面近傍にバンドの曲がりが形成されます。この現象は現代のエレクトロニクスデバイスの基礎となっています。
金属から電子を取り出すのに必要なエネルギー：
$$\phi_m = E_{vacuum} - E_{F,metal}$$半導体の仕事関数：
$$\phi_s = E_{vacuum} - E_{F,semi}$$電子親和力との関係：
$$\phi_s = \chi + (E_c - E_f)_{semi}$$ここで、$\chi$: 電子親和力、$(E_c - E_f)_{semi}$: フェルミレベルと伝導帯底の差
$\phi_m > \phi_s$ (n型半導体の場合)
ここで、$\chi$は半導体の電子親和力
$\phi_m < \phi_s$ (n型半導体の場合)
非常に低い抵抗値を実現
| 特性項目 | ショットキー接触 | オーミック接触 |
|---|---|---|
| I-V特性 | 指数関数的（整流特性） | 線形（抵抗特性） |
| 電流方程式 | $I = I_s(e^{qV/nk_BT} - 1)$ | $I = V/R_c$ |
| 障壁高さ | 0.3 - 1.2 eV | ほぼ0 eV |
| 容量-電圧特性 | $C \propto V^{-1/2}$ | 容量変化なし |
| 温度依存性 | 強い温度依存性 | 弱い温度依存性 |
| 主な用途 | 整流器、検波器 | 電極、配線 |
高速スイッチング、低順方向電圧降下
マイクロ波領域での整流・検波
高効率DC-DCコンバーター
ソース・ドレイン電極（オーミック）
低抵抗コンタクト（オーミック）
効率的な電流注入（オーミック）
ショットキー接触における空乏層幅：
$$W_d = \sqrt{\frac{2\varepsilon_s(\phi_{bi} - V)}{qN_D}}$$内蔵電位：
$$\phi_{bi} = \phi_m - \phi_s$$ここで、$\varepsilon_s$は半導体の誘電率、$N_D$はドナー濃度
ショットキー接触：
オーミック接触：
ここで：