Гетеропереходи і гомопереходи

Гетероструктура - напівпровідникова система з декількома гетеропереходами. Гетероперехід - контакт двох різних за хімічним складом напівпровідників (іноді називається гетеро-парою). Гетероперехід утворюється між двома монокрісталліче-ськими напівпровідниками, іноді між аморфними або полікристалічний матеріалами.

Гетеропереходи бувають різкі (ширина переходу в кілька моношарів) і плавні (ширина переходу десятки верств і більше).

Для ідеальних різких гетеропереходів - гетеропереходи I типу складаються з напівпровідників, у яких на зонного діаграмі розриви в зоні провідності і валентній зоні мають протипожежні-помилкові знаки (заборонена зона широкозонного напівпровідника перекриває заборонену зону вузькозонних напівпровідника).

Гетероперехід називається ізотипних. якщо утворений напівпровідниками з одним типом провідності; а якщо утворений напівпровідниками з різним типом провідності - анізотіпним.

Гомопереход - контакт двох областей з різними типами провідності або концентраціями легуючих домішок в одному і тому ж полупроводнике. Розрізняють p-n переходи, в яких перший напівпровідник легирован акцепторною домішкою, а другий - донорной домішкою, n-n і p-p переходи, у яких перша область помітно більш легирована тієї ж домішкою, ніж інша.

Сверхрешетке - твердотільна періодична структура, в якій на носії заряду діє додатковий періодичний потенціал, як правило, одновимірний, з періодом менше довжини вільного пробігу електронів, але значно більше пе-ріод основний решітки матеріалу (від декількох нм до десятків нм).

Сверхрешетке формується з періодично розташованих гетеропереходов, матеріали яких розрізняються за типом легування і хімічним складом. Таким чином, виникає періодична система квантових ям, розділених порівняно вузькими бар'єрними шарами з помітною тунельної прозорістю, поет-му хвильові функції електронів перекриваються.

Композиційні сверхрешетки - такі сверхрешетки, які сформовані з декількох гетеропереходов між різними напівпровідниками. У композиційних решітках I типу заборонений-ні зони напівпровідників перекриваються повністю і такі сверхрешетки ще називають контрваріантнимі сверхрешетке. Типовий приклад: GaAs / AlGaAs.

Леговані сверхрешетки - періодична послідовник-ність шарів одного і того ж напівпровідника, легованого двома різними способами. Часто використовується GaAs з чергуються n- і p- шарами з відносно малою концентрацією домішок до 10 17 - 10 19 см -3.

Аморфні сверхрешетки складаються з чергуються аморфних напівпровідників a-Si: H / a-Ge: H - твердих розчинів водню в напівпровідниках.

Методи формування квантових ям, ниток

Низькорозмірні системи - такий стан конденсованої речовини, коли рух носіїв заряду обмежена в одному, двох або трьох вимірах. Відповідно мова піде про двовимірних, одновимірних і нульмерние об'єктах. Квантове обмеження реалізується в тих випадках, коли характерна квантова довжина (довжина де Бройля або розмір хвильової функції квазічастинки) носія заряду стає рівною або менше відповідного фізичного розміру об'єкта. У разі ультратонкой плівки з товщиною до декількох десятків нанометрів електрон або дірка виявляються в прямокутному квантовому ямі, їх рух в якій вільно в площині XY і обмежена в перпендикулярному напрямку Z. Енергетичні стану носіїв заряду квантуються, утворюючи систему дискретних рівнів в напрямку Z. У разі обмеження руху об'єкта в двох напрямках ZX рух частинки вільно в напрямку Y. а в двох інших - енергетичні стану квантуються. Тоді говорять про квантової нитки або дроту. При обмеженні руху частки у всіх трьох напрямках руху, кажуть, що це квантова точка.

Наносистеми з квантовими ямами

Формування гетероструктур з квантовими ямами проводиться за допомогою розміщення тонкого шару напівпровідника з вузькою забороненою зоною між двома шарами напівпровідника з більш широкою забороненою зоною. В результаті електрон виявляється замкненим в одному напрямку, що і призводить до квантування поперечного руху.

Дуже важливо, щоб періоди кристалічних решіток цих шарів, що мають різний хімічний склад, були близькі. Тоді не виникають механічні напруги між плівками і можна створити гетеростуктур з квантової ямою.

За допомогою МЛЕ шари осаджують GaAs між шарами Alx Ga1-x As і виникає прямокутна квантова яма. Товщина шарів кілька нм, х знаходиться в діапазоні від 0,15 до 0,35. У композиційних надрешітках напівпровідникові шари нелегіровані, завдяки чому квантові ями можна вважати прямоугольнимі.Сітуація змінюється в легованих композиційних надрешітках. Наприклад, проводиться модулированное легування донорной домішкою в сверхрешетке GaAs / Alx Ga1-x As і звичні прямокутні ями трансформуються в квантові ями параболічного типу.

Одиночну параболічну квантову яму можна реалізувати в легованих структурах виду n-p-n або p-n-p. Квантові ями з параболічним потенційним профілем можна створити і в гетероструктурах GaAs і AlGa1-x As

Схожі статті