FTT-stud / view7

можливість

створення

на

їх

основі

принципово

нових

за

своїми

я

напівпровідникових пристроїв.

Для мінімізації спотворень кристалічних ґраток контактуючих матеріалів, що

спричинять виникнення істотних деформацій гетеропереходу, для їх виготовлення

використовуються кристали, які мають рівні значення коефіцієнту теплового розширення

і однаковий період ґратки. Дана умова різко зменшує кількість матеріалів, придатних для

виготовлення

гетеропереходів. Найпоширенішими

серед таких єGe, GaAs

та тверді

розчини – трикомпонентні типу GaAlAs, або чотирикомпонентні, наприклад InGaAsP.

Характерною

особливістю

зонних

діаграм

гетеропереходів

є

можливість появи

розривів енергії на металургійній межі переходу типу піку(на рис. 7.8 б він показаний

реалізованим у зоні провідності). Піки можуть реалізовуватися на межі стикування однієї

або обох зон, залежно від ширини забороненої зони Eg, спорідненості до електрона і типу

електропровідності кристалів.

На відміну

від звичайних

переходів, у гетеропереходах висота

потенціального

бар’єра для електронів і дірок різна. Так, у випадку, показаному на рис. 7.8 б, вона значно

менша для електронів, ніж для дірок і залежить від величини розриву енергії у зоні

провідності.

Якщо ширина потенціального піку незначна, то електрони здатні долати його

внаслідок тунельного ефекту. У випадку, показаному на рис. 7.8, для дірок, що рухаються

від напівпровідника n-типу, гетероперехід являє собою високий потенціальний бар’єр. У

протилежному напрямку вони рухаються без перешкод. Наявність потенціального бар’єру

для основних носіїв заряду у гетеропереході надає йому властивостей, характерних для

бар’єра Шотткі. Зауважимо, що на основі гетеропереходу можна створювати не тільки p –

-n-, але й p – p- та n – n-структури. Усі вони володіють випрямляючими властивостями, що

дає можливість створювати на їх основі напівпровідникові діоди.

Перед потенціальним піком (на рис. 7.8 б – зліва) утворюється потенціальна яма.

Електрони, що потрапили до неї, можуть вільно рухатися вздовж межі металургійного

переходу, а у перпендикулярному напрямку їх рух обмежений, тобто їхній рух набуває

ознак двовимірного.

Характерні значення ширини потенціальної ями не перевищують довжини хвилі де

Бройля для електрона у даному напівпровіднику, тому його рух у напрямку переходу

квантується – у ямі утворюється декілька рівнів, рознесених на значну відстань один від

одного.

Квантова яма у напрямку переходу утворюється

також

при

створенні двох

послідовних

гетеропереходів

(рис. 7.9); такі системи називаються гетеропарами,

(при

більшій кількості гетеропереходів– гетероструктура-

ми).

Гетеропара

одержується

при

розміщенні

Рис. 7.9.

Зонна

діаграма

напівпровідника

з

вужчою

забороненою

зоною, між

двома

іншими,

заборонена

зона

яких

ширша. У

гетеропари (1 – область, запов-

гетероструктурах

електрони

можуть

вільно

рухатися

нена електронами, 2 – дірками)

тільки у площині паралельній до стінок квантової ями(у

цьому напрямку їх енергетичний спектр має

зонну

структуру), а

тому

їхній

рух–

двовимірний. З цієї причини структури такого типу називають двовимірними або2D-

структурами.

Фізичні властивості електронної системи2D-структури істотно відрізняються від її

властивостей у звичайних тривимірних(3D) – змінюється густина квантових станів у

дозволених зонах, що вносить зміни у спектр акустичних і оптичних коливань атомів

ґратки, а тому й у закономірності протікання кінетичних і оптичних явищ.

Створенням гетеропереходів у двох взаємно-перпендикулярних напрямках можна

обмежити рух електронів провідності так,

що вони зможуть вільно рухатись тільки в

тонкими (у

декілька нанометрів) шарами

називаються “квантовими

ямами”,

1D-

структури

у цьому випадку називаютьсяквантовими

дротами,

а

нульвимірні –

квантовими

точками. Залежність енергетичного спектру названихнаноструктур від

розміру

дає

можливість

створювати

приймачі

і

джерела

електромагні