Niveau de Fermi du SI = niveau de Fermi du polysilicium ????

[Groulala]

Bonjour,

Je souhaite calculer la tension de bandes plates d'un transistor MOS.
Pour y parvenir, j'ai besoin de connaître l'énergie d'extraction du polysilicium (= énergie nécessaire pour arracher un électron de la grille qui en polysilicium).

Je pense pouvoir déduire cette énergie si on connaît le niveau de Fermi du polysilicium. Or je ne dispose d'aucune information à ce sujet.

Je suis étudiant et un de mes assistants m'a dit (sans argumenter) que le niveau de Fermi du polysilicium serait approximativement égal au niveau d'énergie du silicium cristallin. Je ne suis pas convaincu par cette affirmation !

Qu'en pensez-vous ?
Toute aide qui me permettrait de calculer cette énergie d'extraction et/ou la tension de bandes plates est la bienvenue.

Merci d'avance.

[Futura]

salut,

désole je ne peux pas t'aider mais je me pose une ? à propos de ta ? ! Je viens de voir cette année la théorie des bandes et le niveau de Fermi, mais peux-tu me dire ce que tu appelles la tension de bandes plates d'un transistor MOS ? Et un transistor MOS quid ? Je me souviens vaguement de transistor à effet de champ ?

merci ! j'espère que mes ? attireront les réponses pour la tienne

Futura

[[RV]]

lut,
moi je suis plutot electronique, mais là j'ai un site qui t'aideras peut être, sur la fabrication des transistors
le voici
++

[Groulala]

désole je ne peux pas t'aider mais je me pose une ? à propos de ta ? ! Je viens de voir cette année la théorie des bandes et le niveau de Fermi, mais peux-tu me dire ce que tu appelles la tension de bandes plates d'un transistor MOS ? Et un transistor MOS quid ? Je me souviens vaguement de transistor à effet de champ ?
Futura

Pour répondre à tes question sur le transistor MOS en général (qui est bien un transistor à effet de champ), il existe plein de site à ce propos...

En effectuant une recherche rapide sur le net j'en ai trouvé un répondant à tes interrogations: http://www.univ-lille1.fr/eudil/bbsc/sc00a.htm

Si tu veux en savoir plus sur la structure MOS (Métal-Oxyde-Semiconducteur):
http://www.univ-lille1.fr/eudil/bbsc/unip/unip700.htm

Pour savoir se qu'on appelle la tension de bandes plates, tu peux te rendre à la section parlant de la tension de seuil:
http://www.univ-lille1.fr/eudil/bbsc/unip/unip740.htm

Pour des infos sur le transistor MOS (et plus sur la structure MOS)
http://www.univ-lille1.fr/eudil/bbsc/unip/unip800.htm

J'epère que ces liens t'aiderons à remplacer tes ? aux sujet des MOS par des !

[Futura]

merci beaucoup pour ces liens très intéressants ! je les garde au chaud pour après les concours !

alors la formule unificatrice serait =



merci !

Futura

[Cécile]

Salut,

C'est quoi, ton polysilicium ? C'est du silicium polycristallin ou du silicium amorphe ? Si c'est du polycristallin, je crois que ton assistant a raison. Il me semble en effet que le niveau de Fermi est quelque chose d'assez local, c'est à dire que si on calcule sur 1000 ou 10000 atomes, on a déjà une bonne idée du niveau de Fermi. Or, dans le silicum microcristallin, les microcristaux possèdent bien plus d'atomes que ça.
Mais bon, je ne suis pas sûre à 100 %.

[Groulala]

C'est quoi, ton polysilicium ? C'est du silicium polycristallin ou du silicium amorphe ? Si c'est du polycristallin, je crois que ton assistant a raison. Il me semble en effet que le niveau de Fermi est quelque chose d'assez local, c'est à dire que si on calcule sur 1000 ou 10000 atomes, on a déjà une bonne idée du niveau de Fermi. Or, dans le silicum microcristallin, les microcristaux possèdent bien plus d'atomes que ça.
Mais bon, je ne suis pas sûre à 100 %.

Je viens de vérifier et effectivement le polysilicium est bien du silicium polycristallin. Il s'agit en fait de silicium solidifié à un rythme tel que de nombreux cristaux se sont formés. Les atomes de chaque cristaux sont disposés symétriquement. Mais les cristaux quant à eux sont pêle-mêle.

Les cristaux de polysilcium ont un diamètre d'environ 100 nm et une hauteur équivalente à l'épaisseur du film déposé. Le polysilicium faiblement dopé sert à la fabrications de résistance de haute valeur tandis que lorsqu'il est fortement dopé il utilisé comme électrode de grille d'un transitror MOS.

Mais je ne suis pas toujours convaincu quant à l'hypthèse que les niveaux de Fermi du polysicium est approximativement égal à celui du silicium cristallin. En effet la position du niveau de Fermi dépend, entre autres, de la densité de porteurs libres dans la bande de conduction et donc de la structure cristalline. Or le polysilicium et le silicium monocristallin n'ont pas la même structure...

[Cécile]

Or le polysilicium et le silicium monocristallin n'ont pas la même structure...

A priori, je dirais que si. Les cristaux sont finement divisés dans le polycristallin, mais à part ça, ils doivent être les mêmes ?? Sauf si la vitesse de refroidissement fait qu'ils ne cristallisent pas dans le même système. Dans ce cas, bien sûr, le niveau de Fermi sera différent.
Mais il est vrai, de toute façon, que 100 nm, ce n'est pas énorme, comme taille. Les effets de "bord" doivent peut être un peu se ressentir (effet venant du fait que les atomes du bord du cristal ont un environnement différent).

[Fremen]

Dans ta question, parles-tu du niveau de Fermi absolu ou bien du niveau de Fermi effectif? Car lorsque le composant est traverse par un champ electrique, ce qui est important c'est le niveau de Fermi effecif.
Et alors je me posais la question sur ce polysilicium faiblement dope : si la taille des crystallites diminue, alors les effets dus au confinement quantique se feront sentir (particule dans une boite, ou dans une sphere), qui ont pour effet d'augmenter le niveau d'energie minimum de la bande de conduction. Et le niveau de Fermi effectif depend de cette valeur.
Ef(effectif) = Ec + Econf + kTln n/Nc
ou Econf est l'energie supplementaire due au confinement dans une structure suffisamment petite pour que ce terme ne soit pas negligeable.

[Groulala]

Dans ta question, parles-tu du niveau de Fermi absolu ou bien du niveau de Fermi effectif?

Je parlais bien entendu, du niveau de Fermi effectif.
Par abus de langage, lorsque le contexte s'y prête, on parle de "niveau de Fermi" sans mentionner explicitement qu'on considère "le niveau de Fermi effectif".

Mais tu as raison de poser cette question car ainsi l'éventuelle ambiguïté à ce sujet est levée.

Concerant le sujet, ne vous tracassez-pas trop (sauf si vous souhaitez satisfaire votre curiosité scientifique) car je n'ai pas vraiment besoin de le calculer. Je voulais juste estimer la valeur de la tension de seuil d'un transistor de manière "artisanale" (c'est-à-dire sans utiliser de logiciels de simulations).

Merci quand même pour vos interventions.

[sai]

salut!

Polysilicium ou poly-Si est obtenu par croissance de silicium à basses température ( pyrolyse de silane sous basse pression LPCVD à une température de 620 °C). Les cristaux de silicium polycristallin ont un diamètre de 0.03 à 0.3 µm et une hauteur de la taille de la couche déposée

le polysilicium est effectivement du silicium cristallin, mais qui a un effet metallique. de ce fait, son niveau de fermi est egale a son niveau de la bande de conduction Ec. donc le travail de sortie du poly Si est egale a 4.05 eV qui la difference entre le niveau du vide et la bande de conduction de Si!!

vala, je crois que c bon