The Schottky emission effect: A critical examination of a century-old model

电介质 电容器 材料科学 肖特基势垒 肖特基二极管 绝缘体(电) 凝聚态物理 半导体 电极 电场 光电子学 计算物理学 电压 原子物理学 物理 二极管 量子力学
作者
Ernest Y. Wu,Baozhen Li
出处
期刊:Journal of Applied Physics [American Institute of Physics]
卷期号:132 (2) 被引量:3
标识
DOI:10.1063/5.0087909
摘要

Using a quantum mechanical calculation, we investigate the fundamental limitations of the Schottky emission (SE) model for its applications to electron injection into dielectrics from a metal or semiconductor electrode. This work covers a wide range of electric fields from 0.01 to 10 MV/cm and a large temperature span with many barrier height values (ΦB). We conclude that the SE model is only applicable for a very small class of dielectrics under 0.1 MV/cm and at high temperatures over ∼330 K. For many defective dielectrics with large barrier heights (ΦB ≥ ∼1.5 eV) in back-of-line/middle-of-line/metal–insulator–metal capacitor applications, the corresponding electric fields for the measurable currents far exceed 0.1 MV/cm, and up to 10 MV/cm, the application of the SE model is likely invalid so that the extracted ΦB values may not be correct. We provide a quantitative guide to avoid future misapplications of the SE model.

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