Физика конденсированного состояния. Гетеропереходы

Июль 31, 2022

Главная
Физика
Физика конденсированного состояния. Гетеропереходы

Содержание

2. Основные понятия Гетеропереходом называют контакт двух полупроводников различного вида и разного типа проводимости, например, pGe ‒
3. Основные понятия С учетом сказанного количество материалов для гетеропереходов ограничено. Наиболее распространенными из них являются германий
4. Зонные диаграммы гетеропереходов при различных комбинациях Eg и χ в случае равенства термодинамических работ выхода Ф1
6. Контакт германий pGe и арсенид галлия nGaAs Приведем в контакт германий pGe и арсенид галлия nGaAs.
7. Контакт германий pGe и арсенид галлия nGaAs С учетом этого в процессе построения зонной диаграммы гетероперехода
8. Контакт германий pGe и арсенид галлия nGaAs При сшивании вершины валентной зоны ЕV в области металлургического
9. Зонная диаграмма гетероперехода pGe - nGaAs в равновесных условиях
10. Зонная диаграмма гетероперехода nGe - pGaAs в равновесных условиях
11. Зонные диаграммы для различных типов гетеропереходов при условии, что термодинамическая работа выхода Ф1
12. Распределение электрического поля и потенциала в области пространственного заряда для гетероперехода
13. Ширина области пространственного заряда гетероперехода W
14. Распределение электрического поля и потенциала в области пространственного заряда гетероперехода nGe - pGaAs
15. Распределение электрического поля Скачок электрического поля в гетеропереходе на металлургической границе обусловлен различными значениями диэлектрических постоянных
16. Рассмотрим зонную диаграмму гетероперехода при приложении внешнего напряжения V. Как и в случае p-n‒перехода, знак напряжения
17. Зонные диаграммы гетероперехода nGe - pGaAs при положительном V > 0 и отрицательном V Пунктиром изображены
18. Вольт-амперные характеристики гетероперехода Расчет вольт-амперных характеристик гетероперехода проводится исходя из баланса токов термоэлектронной эмиссии. Используя тот
19. ВАХ при прямом смещении Поскольку арсенид галлия ‒ более широкозонный полупроводник, чем германий, то собственная концентрация
20. Потенциальная яма в гетеропереходах
21. Потенциальная яма в гетеропереходах На зонной диаграмме гетеропереходов видно, что в области "пичка" для электронов или
22. Двумерный электронный газ Для описания такого состояния используют представление о двумерном электронном газе. Для двумерного электронного
23. Двумерный электронный газ Самое важное состоит вот в чем: разрывы энергии уровней зоны проводимости и валентной
25. Квантовые ямы Формируемые квантовые ямы могут иметь отнюдь не только прямоугольную форму, плавным изменением состава (т.
27. Скачать презентацию

Слайд 2

Основные понятия
Гетеропереходом называют контакт двух полупроводников различного вида и разного типа

проводимости, например, pGe ‒ nGaAs. Отличие гетеропереходов от обычного p-n‒перехода заключается в том, что в обычных p-n‒переходах используется один и тот же вид полупроводника, например, pSi‒nSi. Поскольку в гетеропереходах используются разные материалы, необходимо, чтобы у этих материалов с высокой точностью совпадали два параметра: температурный коэффициент расширения (ТКР) и постоянная решетки

Слайд 3

Основные понятия
С учетом сказанного количество материалов для гетеропереходов ограничено. Наиболее распространенными

из них являются германий Ge, арсенид галлия GaAs, фосфид индия InP, четырехкомпонентный раствор InGaAsP

Слайд 4

Зонные диаграммы гетеропереходов при различных комбинациях Eg и χ в случае

равенства термодинамических работ выхода Ф1 = Ф2

Слайд 5

Слайд 6

Контакт германий pGe и арсенид галлия nGaAs
Приведем в контакт германий pGe

и арсенид галлия nGaAs.
При построении зонной диаграммы гетероперехода учтем следующие факторы:
1. Уровень вакуума Е=0 непрерывен.
2. Электронное сродство в пределах одного сорта полупроводника χGe и χGaAs постоянно.
3. Ширина запрещенной зоны Eg в пределах одного сорта полупроводника остается постоянной.

Слайд 7

Контакт германий pGe и арсенид галлия nGaAs
С учетом этого в процессе

построения зонной диаграммы гетероперехода при сращивании дна зоны проводимости EC этих полупроводников на металлургической границе перехода на зонной диаграмме образуется "пичок". Величина "пичка" ΔEC равна:

Слайд 8

Контакт германий pGe и арсенид галлия nGaAs
При сшивании вершины валентной зоны

ЕV в области металлургического перехода получается разрыв ΔEV. Величина "разрыва" равна:
Из приведенных соотношений следует, что суммарная величина "пичка" ΔEC и "разрыва" ΔEV составляет

Слайд 9

Зонная диаграмма гетероперехода pGe - nGaAs в равновесных условиях

Слайд 10

Зонная диаграмма гетероперехода nGe - pGaAs в равновесных условиях

Слайд 11

Зонные диаграммы для различных типов гетеропереходов при условии, что термодинамическая работа

выхода Ф1 < Ф2

Слайд 12

Распределение электрического поля и потенциала в области пространственного заряда для гетероперехода

Слайд 13

Ширина области пространственного заряда гетероперехода W

Слайд 14

Распределение электрического поля и потенциала в области пространственного заряда гетероперехода nGe

- pGaAs

Слайд 15

Распределение электрического поля
Скачок электрического поля в гетеропереходе на металлургической границе обусловлен

различными значениями диэлектрических постоянных ε1 и ε2.

Слайд 16

Рассмотрим зонную диаграмму гетероперехода при приложении внешнего напряжения V. Как и

в случае p-n‒перехода, знак напряжения будет определяться знаком приложенного напряжения на p-область гетероперехода.

Слайд 17

Зонные диаграммы гетероперехода nGe - pGaAs при положительном V > 0

и отрицательном V < 0

Пунктиром изображены энергетические уровни в равновесных условиях V =0

Слайд 18

Вольт-амперные характеристики гетероперехода
Расчет вольт-амперных характеристик гетероперехода проводится исходя из баланса

токов термоэлектронной эмиссии. Используя тот же самый подход, для вольт-амперной характеристики гетероперехода получаем следующую зависимость

Слайд 19

ВАХ при прямом смещении
Поскольку арсенид галлия ‒ более широкозонный полупроводник,

чем германий, то собственная концентрация в арсениде галлия (ni2) будет много меньше, чем в германии (ni1), следовательно, дырочная компонента Jp инжекционного тока будет много меньше, чем электронная компонента Jn

Слайд 20

Потенциальная яма в гетеропереходах

Слайд 21

Потенциальная яма в гетеропереходах
На зонной диаграмме гетеропереходов видно, что в области

"пичка" для электронов или дырок реализуется потенциальная яма. Расчеты электрического поля в этой области показывают, что его значение достигает величины E ~ 106 В/см. В этом случае электронный газ локализован в узкой пространственной области вблизи металлургической границы гетероперехода

Слайд 22

Двумерный электронный газ
Для описания такого состояния используют представление о двумерном электронном

газе.
Для двумерного электронного газа меняется плотность квантовых состояний в разрешенных зонах, спектр акустических и оптических фононов, а, следовательно, кинетические явления в двумерных системах (подвижность носителей, магнетосопротивление и эффект Холла).

Слайд 23

Двумерный электронный газ
Самое важное состоит вот в чем: разрывы энергии уровней

зоны проводимости и валентной зоны представляют собой квантовые потенциальные барьеры для электронов и, соответственно, дырок

Слайд 24

Слайд 25

Квантовые ямы
Формируемые квантовые ямы могут иметь отнюдь не только прямоугольную

форму, плавным изменением состава (т. е. величины х в формуле вида GaxAl1-xAs) можно получить, например, яму «пилообразного» вида

Физика конденсированного состояния. Гетеропереходы

Содержание

Основные понятияГетеропереходом называют контакт двух полупроводников различного вида и разного типа

Основные понятияС учетом сказанного количество материалов для гетеропереходов ограничено. Наиболее распространенными

Зонные диаграммы гетеропереходов при различных комбинациях Eg и χ в случае

Контакт германий pGe и арсенид галлия nGaAsПриведем в контакт германий pGe

Контакт германий pGe и арсенид галлия nGaAsС учетом этого в процессе

Контакт германий pGe и арсенид галлия nGaAsПри сшивании вершины валентной зоны