félvezető heterostructures
ETO 621.38 LBC 32852
Összeállította adjunktus, Ph.D. Shilyaev PA Prof. Dr. Pavlov DA
Értékelő: főmunkatárs PTRI NNSU, Ph.D. SM Nekorkin
Ez a képzés kézikönyv kiegészítése során „fizika alacsony dimenziós rendszerek” olvasható a fizikai tanszékén Unn beiratkozott hallgatók irányába képzési 210600 „Nanotechnológia”.
A manuális módszert építésének tekinthető ideális heterojunction energia diagram szerint a szabály a elektronaffinitás és a technika számítási paramétereket anisotype hirtelen heterojunction. Dana besorolás heterojunctions és biztosítja a referenciaadatokat a fő félvezető anyagok létrehozásához használt heterojunction.
ETO 621.38 LBC 32852 P 53
Semiconductor heterostructures képezik az alapját a modern szerkezetek tranzisztorok, Kvantumelektronikai mikrohullámú technológia, az elektronikus technológia hírközlés, távközlés, számítógépes rendszerek és a világítás [1].
A fő eleme a különböző típusú heterostructures heterojunction.
Under heterojunction utal kapcsolatba két kémiailag különböző félvezető, ahol a kristályrács az anyag anélkül történik, periodicitása a rács egy másik anyagból.
Megkülönböztetni izotípusú anisotype heterojunctions. Ha egy heterojunction kialakított két félvezetők egy vezetési típusú, akkor az egyik beszél izotípusú heterojunctions. Anisotype heterojunctions kialakítva félvezetők különböző típusú vezetőképesség.
Három modell a heterojunction: -Tökéletes heterojunction; -neidealny heterojunction; -geteroperehod egy közbenső réteggel.
Ideális heterojunction, ellentétben a nem ideális, a felület anyagok nem helyi energia állapotok elektronokat. Heterojunction a közbenső réteg keresztül van kialakítva a réteg egy véges vastagságú, és a helyi energia állapotok létezhet mind a közbenső réteg és a határait a szakaszban.
Ez a kézikönyv elsősorban az építőiparban az energia diagram a modell ideális heterojunction.
Energia rajza ideális heterojunctions
A konstrukció az energia diagramot gyakran használják egy egyszerű „szabály elektron affinitás” (angol irodalomból - általában Anderson) [2], ahol a vezetési sáv diszkontinuitás különbséggel egyenlő elektron affinitását a két anyag. De meg kell jegyezni, hogy ez a megközelítés nem mindig igaz, mert a szakadék zónák is függ a részleteket a kialakulását kötések a heterojunction és a deformáció lehetséges.
A konstrukció az ideális energia diagramja heterojunction kell ismert félvezető következő jellemzőkkel rendelkezik:
-A bandgap (Pl 1 Pl 2). Építésekor úgy véljük, hogy
-termodinamikai kilépési munka (F 1 F 2) - a távolság a félvezető Fermi szintjét a vákuum szintjét. Meg kell jegyezni, hogy
termodinamikai kilépési munka függ a Fermi szintű pozíció, vagyis a szennyezési szintje az anyag;
-elektron-affinitása (χ 1. χ 2) - a távolság az alsó a vezetési sáv, hogy a vákuum szintjét.
Az építési rajzok azt feltételezik, hogy a szélessége a tiltott sávban és a külső a kilépési munka változatlan
egy érintkezési sík, amelyen hirtelen megváltozik az értéke; -to az érintkező réteg az egyes félvezető bekövetkezik
változik a potenciális energia az elektron. Teljes energia változását különbséggel egyenlő a munka funkciókat, amely rögzített helyzetben a Fermi szint mentén heterojunction.
egy régióját tértöltés d szélessége (1. ábra).
Ezzel a kialakítással azt látjuk, hogy mivel a különbség elektronaffinitás félvezető érintkezésbe az alsó szakaszban az első vezetési félvezető belép az érintkezési síkot a ponton, hogy nem esik egybe általában a kilépési pont a gépen az alján a vezetési sáv a második félvezető - kialakított vezetési sávban diszkontinuitás ΔEc . ő
A konstrukció egy adott energia diagramja heterojunction, meg kell kiszámítani a kapcsolati potenciális különbség φ 0. Ehhez az szükséges, hogy először kiszámítja a pozícióját a Fermi szintjét az egyes anyagok heteropair [4].
Kiszámításához a helyzetét a Fermi szintet képest az alján a vezetési sáv (μ = F-E c) kell tudni a hőmérséklet, a koncentráció a többségi töltéshordozók és a állapotsűrűség övezetekben és N c N v.
A nem-degenerált n-típusú szennyező félvezető helyzete a Fermi szint képest a vezetési sávban nyerik az expressziós
3. ábra A tér eloszlása és az épület egy éles anisotype heterojunction [3].
Azt is meg kell jegyeznünk, hogy az anyagok rendelkeznek heteropair vezetési sávban minimumok különböző pontjain BRYULLOV övezetben. Például, GaAs vezetési sávban minimum D pontban, míg a legkisebb minimális AlAs közel pont X. Így, a természet a kisebb vezetési sáv minimális változás, amikor az arány a Al szilárd oldatban Al x Ga 1-X néven (ábra 4). Alacsonyabb minimális Al x Ga 1-x Amint változik direkt elrendezésben (minimum R) zónák közvetett sávszerkezet (legalábbis X), amikor a tartalma Al x≈0.45. Jellemzően, szilárd oldat Al x Ga 1-x Mint egy Al frakciót kapunk, kevesebb 0,4 szerezni közvetlen elrendezése zónák.
Vegyértékelektronját eV vezetési sávban eV
4. ábra Location vegyértéksáv és vezetési sáv a Al x Ga 1-X néven [5].
Megmutatjuk egyszerű módszert megépítésének energia diagramja egy konkrét példát. Tegyük fel, hogy szükséges, hogy létrejöjjön az energia diagramja p- GaAs - N-Al 0,3 Ga 07 néven. A referencia-adatokat (lásd. 1. táblázat), azt találjuk, hogy a gerjesztési és az elektron az affinitása heteropair anyagok. Felismerték, hogy ha x = 0,3 minimális a vezetési sáv a szilárd oldat Al x Ga 1-x Amint az a pont F (lásd. 4. ábra). Ahhoz, hogy a GaAs
1, Pl = 1.424 eV, és χ 1 = 4,07 eV, egy Al 0,3 Ga 0,7 Amint - 2 Pl = 1.798 eV és χ 2 = 3,74 eV.
Épület egy sáv diagram van osztva több szakaszban. Először külön felhívni sáv diagramok GaAs és Al 0,2 Ga 0,8 mivel annak hiányában a kapcsolatot. Ami az energia az elektron vákuumban kell elhelyezni, a meghatározása elektron-affinitása.
Most tudjuk számítani a vezetési zónákat. A vezetési sáv eltolás:
AE c = χ 2 - χ 1 = 4,07-3,74 = 0,33 eV, és a vegyérték sáv:
AE v = E g2 - E G1 - AE c = (1.798-1.424-0.33) = 0,044 eV.
Ebben az esetben, AE c> 0, AE v> 0, úgy, hogy egy heterojunction tárgya heterojunction I. típusú - alsó Al 0,3 Ga 0,7 Amint a vezetési sáv fölött fekszik az alján a vezetési sáv a GaAs, és a vegyértéksávja Al 0,3 Ga 0,7 Amint Ez alatt fekszik a tetején vegyértéksáv GaAs (5a ábra).
Következő, felhívni két Fermi szintek félvezetők összhangban szennyezési szintje (5b ábra). Ebben a példában feltételezzük, nem degenerált félvezetők, és egyszerűen egy Fermi szintet GaAs közelebb van a vegyérték sáv, és az Al 0,3 Ga 0,7 Ami - közelebb a vezetési sávban alján. Elvégezzük számos segéd vonalak segítségével
a jogot, hogy építsen az ábra: a szintek E c „E v”. vannak
folytatása az E c. E v GaAs n-Al 0,3 Ga 0,7 Amint (5b ábra).
Csatlakoztasson egy sima szaggatott vonal szintjét E c „E v” és E c. E v GaAs (5c ábra). A pontos formája lehet kialakítani a kifejezéseket (13) és (15) görbe. Az utolsó szakaszban sorsolás zóna megreped (5d ábra).