说明：本文华算科技深入探讨了欧姆接触与肖特基接触的定义、内部机制、本质区别，以及在金属-半导体界面中的特性与应用。详细分析了它们的形成原理、能带结构变化、电流 – 电压特性、界面势垒的存在性与接触电阻等关键差异，指出了在具体应用中这两类接触对半导体器件性能影响的重要性。
什么是欧姆接触/肖特基接触
根据金属与半导体接触界面的能带结构与电荷注入特性，金属–半导体接触可分为欧姆接触与肖特基接触两种基本类型。这两类接触在微观电子输运机制、电流–电压特性以及能带结构配置等方面呈现出本质的差异，且其接触性质直接影响半导体器件的整体现象学响应。
欧姆接触通常指低势垒、低阻抗、线性电流响应的金属–半导体界面，其基本特征是在正向和反向偏压条件下均可实现对称性电子注入与抽取，从而表现出近似理想电阻的电流–电压关系。
在理想情形下，欧姆接触应具备极低的接触电阻，并且不会对载流子的传输行为构成能垒或方向性限制。
相较而言，肖特基接触则是一种具有整流特性的金属–半导体结，其本质特征为存在明显的势垒高度，该势垒阻碍电子从金属注入到半导体导带中（或空穴从金属注入到价带中）。
因此，其电流–电压特性呈现非线性行为，即正向导通、反向阻断的单向电导性质（图1）。
图1.金属与MoS2的能带对齐，区分肖特基与欧姆行为。DOI: 10.1002/advs.202500226。
原理
金属–半导体界面在形成时，会由于功函数差异和费米能级对齐过程导致能带结构的重构。
在肖特基接触中，当金属功函数与半导体电子亲和势之间存在不匹配时，界面处将形成空间电荷区以及相应的势垒。其势垒高度可用经典肖特基模型表达为：
其中，ΦB为势垒高度，ΦM为金属功函数，X为半导体电子亲和势。在n型半导体的情形下，若金属功函数高于半导体的电子亲和势，则形成势垒，电子需克服该势垒才能注入金属，构成整流接触。
而在欧姆接触的机制下，要求该接触形成时的势垒高度必须极小，以至于在室温条件下可通过热发射、隧穿或复合机制使得电子能够自由注入半导体或由半导体流出至金属。
特别地，在高度掺杂的半导体中，由于空间电荷层宽度显著缩小，电子可借由量子隧穿效应穿透势垒，从而使金属与半导体之间形成准欧姆行为（图2）。
图2. 欧姆接触。
此外，肖特基接触中电子传输行为主要遵循肖特基热发射模型，其中电子的热激发必须满足超越势垒高度的能量要求。该过程决定了肖特基接触的整流特性与反向电流饱和特性。
与此相反，欧姆接触通常被建模为非选择性电荷注入界面，载流子可以在低电压下无障碍通过接触界面，其电子传输机制更多依赖于弹道传输、高场漂移或接触电势的调节机制（图3）。
图3. 肖特基接触。
值得注意的是，界面态密度亦对两类接触的机制具有显著影响。在高界面态密度下，费米能级钉扎效应会抑制功函数对势垒高度的调控能力，使得实际势垒高度与理想模型显著偏离。
这一机制在肖特基接触中尤为突出，其使得势垒高度趋于常数，而在欧姆接触中，界面钝化与能带调控可有效降低或规避该效应，以保证低阻接触的实现。
欧姆接触 VS 肖特基接触
欧姆接触与肖特基接触的本质差异体现在电荷输运行为的非对称性与对称性、界面势垒的存在性与消除性、能带结构的连续性与折叠性、以及接触功能的无选择性与选择性之间的根本区分。
其核心问题在于界面处能带排列方式的不同所引发的宏观输运现象差异。
能带结构方面
肖特基接触在金属与半导体接触处形成明显的势垒结构，导致半导体导带边缘发生上升或下降的折叠，使得电子或空穴在该界面处需克服特定的势能壁垒才能实现跨界面注入。
而欧姆接触则表现为连续的能带结构，载流子可在无显著能障条件下进行跨界面输运，其本质上是一种电势平坦化条件下的近理想界面（图4）。
图4. 金属与N型半导体的欧姆接触结构及费米能级对齐。
输运选择性
肖特基接触由于势垒存在，对电子与空穴的输运呈现出强烈的方向性和选择性，即表现为单极性或单向性电导特征。
而欧姆接触则具有非选择性和双向导通特性，无论偏压方向如何，均可实现等价电荷注入与抽取过程，这种行为在低功耗、高频电子器件中尤为关键。
图5.对比了欧姆接触与肖特基接触器件的传输/输出特性。DOI：10.1038/s41586-021-03472-9
接触电阻行为
肖特基接触由于势垒限制，往往具有较高的接触电阻，尤其在反向偏压条件下，其电阻可达到指数级增长。
而欧姆接触则设计目标即为实现最小接触电阻，其通过材料选择、掺杂浓度控制与界面工程手段使电荷能够快速、低损耗地完成跨接触界面传输（图6）。
图6. 欧姆接触与肖特基接触在半导体器件中的输运选择性。
界面物理机制
肖特基接触受界面电偶极、陷阱态密度、能级钉扎等因素的显著影响，形成非线性势垒调控机制，而欧姆接触则通过调控掺杂浓度或优化工艺条件，使隧穿机制主导电荷注入，从而近似避免势垒效应。
此外，欧姆接触更多依赖于金属–半导体间的化学稳定性与结构匹配，而肖特基接触在应用中则更关注功函数调控与势垒工程设计。
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