MOS Energy Band   MOS 에너지밴드

1. VFB 인가 전에, MOS 커패시터의 휘어진 에너지밴드 구조 

  ㅇ MOS 커패시터는, 게이트 전압 VG = 0 에서, 오히려 복잡한 에너지 밴드 구조를 보임

     


2. VFB 인가 후에, MOS 커패시터의 평탄한(Flat-band) 에너지밴드 구조

  ㅇ 음의 게이트 전압을 인가하여 MOS 커패시터를 평탄 에너지밴드화시켜 해석 용이 추구

     

     - 페르미레벨 : {#E_{Fi}#} (진성 페르미레벨), {#E_{Fm}#} (금속 페르미레벨),
                    {#E_{Fs}#} (실리콘 페르미레벨)   [eV]
     - 전자친화도 : {#q\chi_m#} (금속), {#q\chi_{SiO₂}#} (산화막), {#q\chi_{Si}#} (실리콘) [eV]
     - 일함수 : {# q\phi_m #}, {# q\phi_{Si} #}  [eV]
     - 에너지 장벽(전위 장벽) : {#ΔE_e#} (전자 에너지장벽), {#ΔE_p#} (전공 에너지장벽)  [eV] 
     - 에너지밴드갭 : {#E_{g,\,SiO₂}#}  [eV]

  ㅇ 평탄화 전압 VFB = (Φm - Φs)
     - 두 단자 간 페르미 준위 차이 (또는, 일함수 차이)
        .  VFB = (금속 일함수 - 실리콘 기판 일함수)/q = (Φm - Φs)

  ㅇ 평탄 밴드 (Flat-band)
     - VG = 0 下 휘어진 에너지밴드를 평탄화 전압 VFB 인가로 평탄화시킨 밴드구조

  ㅇ 한편, 주요 물질상수는,
     - 산화막(SiO₂)
        . 에너지밴드갭 (Eg,SiO₂) : 9 [eV] (실리콘의 1.1 [eV] 보다 약 8배)
        . 전자친화도 (qχSiO₂)   : 0.95 [eV]
     - Si-SiO₂계면 전자 에너지 장벽 : 3.1 [eV]