On the Determination of the Metal-Insulator Work Function by Photoelectric Measurements

Abstract

K131The electron work function (x ) at the metal-insulator interface i s usually determined by the tunnel current-voltage characteristics of metal/insulator/metal systems. The values of x for the AI/Al 0 /A1 system, thus obtained by different 2 3 authors (1 to 3), vary in a large range from 1 . 6 to 2 . 5 eV. Another method i s based on the equation of Richardson-Schottky for thermionic emission from metals into insulators. Considerably lower values of x (between 0 . 7 and 1 . 1 5 eV) have been obtained by this method (4 to 6).Many authors (7 to 13) assume that the work function can be determined in an independent way by means of photoconductivity measurements. In some cases ( 7 , 8) the data thus obtained agree well with those determined from the tunnel characteristics, but they are in large disagreement with the values of x ionic experiments (4 to 6). obtained by therm-A possible explanation of the above discrepancies is given in the present work on the basis of some new experimental results. The spectral dependence of the photocurrent was investigated by changing both the emitting top electrode and the thickness of the dielectric layer. The specimens used were microscope slides with evaporated base aluminium. The A1203 Lilms were formed by two different methods: (i) thermal oxidation and (ii) electrolytic anodization in H BO + NH OH aqueous solution (pH = 6) o r 0 . 5 N ammonium salicylate in dimethylformamide. Electrodes of high purity aluminium foil (99.999% Al) were also anodized in 0.01 N ammonium salicylate in dimethlyformamide to obtain thick A1 0 films. Either semitransparent metal films (A1 o r Zn) or an electrolyte (the forming solution for the aluminium foil) were used as top electrode. The 3 3 4 2 3 K132 physica status solidi (a) 32

Analyse des photocourants dans les structures Al-Al2o 3-Al préparées par bombardement électronique

“…à la difficulté de localiser l'origine précise des photoélectrons ou des phototrous [19,22], -à la non-linéarité de certains graphes [10,11], -à l'utilisation d'un domaine d'énergie des photons trop restreint et à un nombre de points de mesure insuffisant, -au caractère quantique du facteur de transmission de la barrière : réflexion et effet tunnel [23,24], -à la contribution éventuelle d'une photoconduction extrinsèque de l'alumine comme l'ont fait remarquer certains auteurs [25,13,26].…”

“…De plus, comme cette valeur de OTE est la même que celle obtenue pour l'interface aluminium-alumine pyrolytique (Tableau I), il apparaît que 03A6TE dépend assez peu du mode de fabrication de l'alumine. [26] qui admettent que les photocourants mesurés résultent de la superposition de phénomènes de photoconduction extrinsèque dans le volume de l'alumine et de photoémission à travers une interface.…”

“…4) des photocourants importants pour des énergies de photons voisines ou inférieures au seuil. Cette observation peut s'appliquer aux diagrammes de Fowler publiés par d'autres auteurs [11,13,26] sur de l'alumine amorphe. Par contre, N. Szydlo et R. Poirier [20] ont obtenu des diagrammes de Fowler bien linéaires même près du seuil, mais pour des structures dont l'alumine obtenue par pyrolyse est polycristalline.…”