Фосфид галлия
Непрямозонный п/п в отличии от GaS.
Долина-L
лежит выше
и X-долин (
)
валентная зона- аналог валентной зоны в GaS , разницей
2.6 Размерное квантование энергии электронов и дырок в полупроводниках. Квантоворазмерные структуры с низкоразмерным электронным газом.
Твердые растворы GaAs и GaP также GaAs и AlAs
Состав п/п
Изготовление различных составов для получения прямозонных и не прямозонных п/п с различными .
Ширина запрещенной зоны в сплавах изменяется из-за движения X и L- долины по шкале энергии в зависимости от их составов.
GaAs- прямозонный п/п, GaP и AlAs- не прямозонные (X-долины).
Переход от прямозонного к не прямозонному зависит от скорости движения и X-долин с составом.
Общая схема зоны для гексагональных кристаллов
Валентная зона:
снимается вырождение
и
подзон за счет взаимодействия
кристаллического поля (
)
которая в этих кристаллах сильнее из-за
большей доли ионной связи.
Зона проводимости п/п – абсолютный минимум лежит в центре .
Раздел 3. Электронные состояния в реальном кристалле
3.1 Уравнение Шредингера реального кристалла. Метод эффективной массы. Локализованные состояния. Водородоподобные примеси и экситоны.
3.2 Глубокие примесные центры. Изоэлектронные примеси. Электрически неактивные примеси. Амфотерные примеси.
3.3 Примесные состояния в низкоразмерных структурах.. Поверхностные электронные состояния.
3.1 Уравнение Шредингера реального кристалла. Метод эффективной массы. Локализованные состояния. Водородоподобные примеси и экситоны.
Электронные состояния в кристаллах с нарушением периодичности кристаллического поля
Нарушение периодичности кристаллического поля U (r ) может быть вызвано различными дефектами кристаллической структуры (примеси, собственные точечные дефекты, дислокации, границы зерен).
Предположим, что W( r ) – поле, которое связано с нарушением кристаллического поля.
Метод эффективной массы
Позволяет решить
уравнение Шредингера при наличии
нарушения кристаллического поля –
-
главный потенциал, не обладает
периодичностью кристаллического поля
.
Вид функции – неизвестен. Но можно исключить из уравнения Шредингера, используя эффективную массу электронов - m, определенной из эксперимента.
Предположим, что =0 и запишем уравнение Шредингера для электронных состояний вблизи экстремума энергии
– вблизи экстремума
электрон ведет себя как свободный, но
с эффективной массой.
m m0
Гамильтониану
можно ввести эквивалентный
гамильтониан:
,
который имеет тот же набор собственных
значений, что и
,
но вместо m0
использовано m.
Вместо одноэлектронного
уравнения Шредингера можно ввести ему
эквивалентные:
- Уравнение
эффективной массы, в котором нет
кристаллического потенциала
.Решение
задач на основе этого уравнения получило
название метода эффективной массы.
Метод справедлив для электронных состояний, где можно применять m, то есть вблизи экстремумов энергии.
Изменение в спектре энергии электронов при наличии возмущения его движения - :
- в запрещенной зоне кристалла возникают разрешенные уровни (состояния) энергии, локализованные в отчасти нарушения кристаллического поля. Поэтому эти состояния называются локализованными, а уровни – локальными.
Волновая функция локализованных состояний отлична от нуля в области нарушения поля кристалла.
Локальные уровни в запрещенной зоне Et возникают в результате отщепления уровней от потолка зоны – уровни акцепторов (возмущение 0), а от дна зоны – уровни доноров ( 0).
(рис.5)