Universidade Estadual de Campinas Instituto de Qu´ımica ...

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0), conforme demonstrado abaixo ΦMS =(ΦM − ΦS) =ΦM − qχ + Eg 2 + qψB =0 (Eq.13) onde a soma dos três ítens entre parêntesis representa a função trabalho do semicondutor. Para um MOS ideal, isto significa que sem tensão aplicada, as bandas de energia são planas. As únicas cargas que existem no MOS sob condições de polarização são aquelas no semicondutor e aquelas iguais mas de sinal oposto na superfície do metal adjacente ao óxido. Ainda, mesmo sobre condição de polarização cc (corrente contínua) a resistivi- dade do óxido é infinita e nenhuma corrente pode ser transportada através deste. Agora quando o MOS é polarizado com tensões positivas ou negativas, três casos podem ocorrer na superfície do semicondutor. Para o caso do semicondutor tipo p, quando uma tensão V menor do que 0 V for aplicada ao metal, um excesso de portadores de cargas positivas (lacunas) irão se acumular na interface SiO2/Si. Neste caso, as bandas próximas a superfície do semicondutor serão curvadas para cima como mostrado na Figura 1.8(a). Como para um MOS ideal nenhuma corrente flui independentemente da tensão aplicada, o nível de Fermi no semicondutor permanecerá constante. A curvatura para cima das bandas de energia na superfície do semicondutor causará um aumento na diferença de energia entre EF eEi, resultando assim numa acumulação de portadores (lacunas) na interface óxido/semicondutor. Agora quando uma pequena tensão positiva é aplicada ao MOS, as bandas de energia próximas a superfície do semicondutor serão curvadas para baixo e a maioria dos portadores são depletados (Figura 1.8(b)). Este éentão conhecido como caso de depleção. Se esta tensão for aumentada ainda mais, as bandas de energia se 30
curvarão ainda mais para baixo, de modo que o nível de Fermi intrínseco na superfície irá cruzar o nível de Fermi, assim como mostrado na Figura 1.8(c). Figura 1.8: Variação das bandas de energia durante a polarização de um MOS apresentando os casos de: (a) acumulação, (b) depleção e (c) inversão. Isto significa que, tensões positivas começam a induzir um excesso de cargas negativas (elétrons) na interface SiO2/Si. A concentração de elétrons no semicondutor depende ex- ponencialmente da diferença de energia entre o nível de Fermi e o nível de Fermi intrínseco eé dada por np = ni (Eq.14) onde, np eni representam as concentrações de portadores (elétrons) no substrato dopado eintrínseco, respectivamente. No caso mostrado na Figura 1.8(c) tem-se (EF -Ei)>0, onde a concentração de elétrons np na interface é maior do que ni. Como o número de elétrons (portadores minoritários) na superfície é maior do que as lacunas (portadores majoritários), a superfície é invertida, sendo este então conhecido como caso de inversão, pois num substrato p um canal de elétrons (cargas negativas) écriadonasuperfície. Em uma condição inicial, a superfície está numa condição de fraca inversão, pois a concentração de elétrons é pequena. Mas como as bandas se encurvam cada vez mais, 31
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5. TRABALHOS FUTUROS • Como etapa
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Referências Bibliográficas [1] B.
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[77] T. Fujimoto, S. Terauchi, H. U
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[92] A. Poghossian, M. H. Abouzar,
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