Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Все эти особенности полупроводниковых сверхрешеток позволяют считать эти искусственные структуры новым типом полупроводников.

По способу создания периодического потенциала сверхрешетки делятся на несколько типов. Наиболее распространенными являются композиционные и легированные сверхрешетки.

Композиционные сеерхрешетки, представляют собой эпитакисально выращенные чередующиеся слои различных по составу полупроводников с близкими постоянными решетки.

По расположению энергетических зон полупроводников композиционные сверхрешетки разделяются на несколько типов.

Полупроводниковая сверхрешетка GаАs - Аl _x Ga _1-x Аs относится к сверхрешеткам I типа у которых минимум зоны проводимости Е_c1 и максимум валентной зоны Е_v1 одного полупроводника по энергии расположены внутри энергетической щели другого (рис. 2.1,а).

В сверхрешетках этого типа возникает периодическая система квантовых ям для носителей тока в первом полупроводнике, которые отделены друг от друга потенциальными барьерами, создаваемыми во втором полупроводнике. Глубина квантовых ям для электронов ΔЕ_С определяется разностью между минимумами зон проводимости двух полупроводников, а глубина квантовых ям для дырок - разностью между максимумами валентной зоны ΔЕ_v (рис. 2.1,а).

В композиционных сверхрешетках II типа (рис. 2.1,б) минимум зоны проводимости одного полупроводника расположен в энергетической щели второго, а максимум валентной зоны второго - в энергетической щели первого, образуя композиционные сверхрешетки II типа со ступенчатым ходом зон. Энергетическую диаграмму сверхрешетки этого типа иллюстрирует рис. 2.1,б справа.

В легированных сверхрешетках периодический потенциал образован чередованием слоев n - и p -типов одного и того же полупроводника. Эти слои могут быть отделены друг от друга нелегированными слоями.

Потенциал сверхрешетки в легированных сверхрешетках создается только пространственным распределением заряда. Он обусловлен потенциалом ионизованных примесей в легированных слоях. Все донорные центры в легированных сверхрешетках являются положительно заряженными, а все акцепторные центры – отрицательно заряженными. Потенциал объемного заряда в легированных сверхрешетках модулирует края зон исходного материала таким образом, что электроны и дырки оказываются пространственно разделенными.

Полупроводники, переход электрона в которых из зоны проводимости в валентную зону сопровождается потерей импульса (непрямой переход), называются непрямозонными. При этом, в процессе поглощения энергии, кроме электрона и фотона, должна участвовать ещё и третья частица (например, фонон), которая заберёт часть импульса на себя.

Такие полупроводники, как кремний, германий и фосфид галлия— это непрямозонные полупроводники. В общих чертах это означает, что электрон, находящийся вблизи дна зоны проводимости, имеет импульс, отличающийся от импульса электрона, находящегося вблизи потолка валентной зоны. Это иллюстрируется рис., из которого видно, что в этом случае зона — зонный переход возможен только при условии компенсации различия импульсов. Это может происходить, если при рекомбинации излучается фонон высокой энергии. В таком процессе удается устранить избыточный момент. Еще более серьезной оказывается необходимость одновременности этих двух событий (рождение фотона и фонона), что приводит к снижению вероятности такого рекомбинационного перехода. В результате безызлучательные процессы, в частности с участием ловушечных уровней вблизи центра запрещенной зоны, преобладают в непрямозонных полупроводниках, а внутренняя квантовая эффективность оказывается низкой.