半導体用語集
FNトンネリング
英語表記：Fowler-Nordheim (FN) tunneling
金属—絶縁体ー半導体（MIS)などの構造において、絶縁領域を通してのリーク電流の発生機構の一つでFowler-Nordheimトンネルの略である。半導体中や金属のキャリアが波動関数の浸み出しにより、障壁を越えるトンネル現象は絶縁体のバンドギャップ（障壁高さ）が大きい場合、零バイアスではほとんど無視できる。しかし、バイアスが大きくなり絶縁領域の電界Eが強くなると、トンネル現象で金属、半導体中の電子が絶縁体の伝導帯に浸み出すようになり、 リーク電流が増大する。この機構によるトンネルをFNトンネルといい、リーク電流はJ＝CE2exp(-Eo/E)で表わされる(C、Eoの値は界面や絶縁体中のトラップの影響を受けるため、材料により一定とは限らない）。FNトンネルはその機構からもわかるように電流が電界に大きく依存するが、本質的に温度依存性はない。この機構はSi02-Si、Al203-Siなどの電流リークを支配している。Si3N4-Siなどでは、トラップに捕獲された電子が電界で活性化され、伝導帯に熱励起されるPoole-Frenkel放出が支配的であるが、これらの熱励起を伴うリークは温度の低下とともに滅少し、低温ではFNトンネルが重要になる。トンネル機構は波動関数の浸み出しが大きいほど顕著になり、障壁高さが低く、電子の有効質量が小さい化合物半導体ヘテロバリア構造でも重要になる。
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