Читать контрольная по информатике, вычислительной технике, телекоммуникациям: "Полупроводниковые квантовые наноструктуры и сверхрешетки" Страница 1

(Назад) (Cкачать работу)

Контрольная работа

Полупроводниковые квантовые наноструктуры и сверхрешетки

Содержание1. Гетеропереходы

2. Квантовые ямы

3. Сверхрешетки

Литература

Гетеропереходы, представляющие собой поверхности раздела между двумя полупроводниками с различными запрещенными зонами, являются чрезвычайно важными и разнообразными блоками электронных приборов, особенно создаваемых на основе полупроводниковых соединений А3В Наиболее изученной в настоящее время гетероструктурой является структура, образованная (n-типа) и почти беспримесным или слаболегированным GaAs p-типа. Внутри GaAs очень близко к поверхности раздела GaAs-AlGaAs образуется инверсный слой электронов. Приборы, создаваемые на основе AlGaAs, обычно используются при значительно более высоких частотах, чем приборы на основе кремния, в силу большей подвижности электронов в GaAs. Поскольку поверхности раздела оксидов и изоляторов, осаждаемых на поверхности GaAs, являются недостаточно качественными, в большинстве важных технических применений используются структуры Шоттки типа металл-AlGaAs - GaAs (рис. 1.).

Рис. 1.

В этом разделе мы будем рассматривать в основном, физические свойства и зонные диаграммы для гетероперехода- GaAs, показанного на рис. 2.

Прежде всего, следует обсудить качественную картину возникновения электронной наноразмерной ямы на поверхности раздела AlGaAs - GaAs. Предположим, как показано на рис. 3, что в рассматриваемом гетеропереходе AlGaAs - GaAs слева располагается полупроводник арсенид галлия, легированный алюминием, а справа - почти беспримесный материал GaAs.

Рис. 2.

Такая структура называется гетеропереходом с модулированным легированием, а метод ее создания модулированным легированием. Рассмотрим сначала гипотетическую ситуацию рис.2. (левая часть) до момента контакта двух описанных полупроводников. На рисунке для простоты схематически показаны только дно зон проводимости и уровень Ферми, который для n-типа AlGaAs располагается очень близко к зоне проводимости, а для слаболегированного GaAs p-типа расположен почти в середине запрещенной зоны. Очевидно, что зоны являются плоскими, поскольку материал в целом является электрически нейтральным, а легирование носит однородный характер.

Высота барьера между материалами (обозначенная на рисунке через Ес) может быть приблизительно оценена по так называемому правилу Андерсона, в соответствии с которым при соединении двух полупроводниковых материалов их уровни в вакууме должны выровняться.

Обозначив через χΑ и χΒ электронное сродство материалов AlGaAs и GaAs соответственно, легко получитьпоскольку электронное сродство в полупроводниках определяется как энергия, необходимая для переноса электрона со дна зоны проводимости во внешнее по отношению к твердому телу пространство, т.е.Исходя из правила Андерсона, можно вычислить, что для легированного (при значении χ около 0,3) значениесоставляет 0,35 эВ.

Ситуация изменяется, когда описываемые полупроводниковые материалы AlGaAs и GaAs вступают в контакт. При этом часть электронов от доноров материалаа n-типа пересекают поверхность раздела и попадают в нелегированный GaAs, в результате чего (как и в случае р-п переходах) возникает внутреннее электрическое поле, которое направлено от

Похожие работы