Скачиваний:
75
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
155.42 Кб
Скачать

Гетеропереходы

Ширина запрещенной зоны и постоянная решетки некоторых полупроводниковых соединений

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 6, стр. 1

Ширина запрещенной зоны определяется разницей энергий края зоны проводимости и валентной зоны:

EG = EC EV

Различия в значениях ширины запрещенной зоны для различных полупроводниковых соединений и их твердых растворов подразумевает, что края соответствующих зон, отсчитанные на абсолютной шкале, также могут отличаться.

EC1 EC2; EV1 EV 2

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 6, стр. 2

За точку отсчета энергии для родственных полупроводниковых соединений принято брать среднюю энергию валентной зоны ( EV =(EHH + ELH + ESO )/ 3

отсчитанную относительно общего уровня (средний электростатический потенциал в полубесконечном материале, который построен из нейтральных атомов, модель Van de Walle, 1989).

Средняя энергия валентной зоны и ширина запрещенной зоны (прямой) полупроводников A3B5.

Материал

AlP

AlAs

AlSb

GaP

GaAs

GaSb

InP

InAs

InSb

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

EV, эВ

-8.09

-7.49

-6.66

-7.40

-6.92

-6.25

-7.04

-6.67

-6.09

EG (Г), эВ

3.58

2.95

2.22

2.74

1.42

0.72

1.35

0.36

0.17

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 6, стр. 3

Энергия валентной зоны понижается, а ширина запрещенной зоны увеличивается при увеличении силы химической связи

(In -> Ga -> Al; Sb -> As ->P)

При идеальном контакте двух полупроводниковых материалов (гетеропереходе) (EG1<EG2) возможны следующие комбинации построения зон:

Тип I. (EC1<EC2; EV1>EV2)

Узкозонный материал представляет собой потенциальную яму как для электронов так и для дырок

Тип 2 (EC1<EC2; EV1<EV2)

Узкозонный материал представляет собой потенциальную яму для электронов, а широкозонный для дырок

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 6, стр. 4

 

Tип II

TипI

EC>0

EV<0

 

 

EC>0 EV>0 Eg>EC

TипIIa

TипIIb

 

Eg>EC

Eg<EC

EC

Eg1 Eg2

EV

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 6, стр. 5

В рамках типа II различают подтипы IIa и IIb. Во втором случае (EC > EG2), так что край зоны проводимости в узкозонном материале лежит ниже края валентной зоны в широкозонном материале.

Среди полупроводниковых пар A3B5 примерами разных типов гетеропереходов являются:

Тип I: GaAs-AlGaAs, InGaAs-GaAs, InGaAsP-InP, GaAs/InGaAlP Тип IIa: InAsAlSb, InP-InAlAs

Тип IIb: InAsGaSb

Тип I наиболее широко встречается и является наиболее широко применяемым, т.к. локализация одновременно электронов и дырок позволяет добиться высокой эффективности излучательной рекомбинации

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 6, стр. 6