第八章-異質(zhì)結(jié)課件

半導(dǎo)體材料

半導(dǎo)體材料異質(zhì)結(jié)異質(zhì)結(jié)pn結(jié)是在同一塊半導(dǎo)體中用摻雜的辦法做成兩個(gè)導(dǎo)電類型不同的部分。一般pn結(jié)的兩邊是用同一種材料做成的，也稱為“同質(zhì)結(jié)”。如果結(jié)兩邊是用不同的材料制成，就稱為“異質(zhì)結(jié)”根據(jù)結(jié)兩邊的半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型，異質(zhì)結(jié)可分為兩類：反型異質(zhì)結(jié)(p-n，n-p)和同型異質(zhì)結(jié)(n-n，p-p)。另外，異質(zhì)結(jié)又可分為突變型異質(zhì)結(jié)和緩變型異質(zhì)結(jié)，當(dāng)前人們研究較多的是突變型異質(zhì)結(jié)。pn結(jié)是在同一塊半導(dǎo)體中用摻雜的辦法做成兩個(gè)導(dǎo)電類型不同的部P-AIxGa1-xAsN-AIyGa1-yAsP-GaAs光輸出雙異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖

反型異質(zhì)結(jié)同型異質(zhì)結(jié)P-AIxGa1-xAsN-AIyGa1-yAsP-GaA理想異質(zhì)結(jié)的I-V曲線理想異質(zhì)結(jié)的I-V曲線異質(zhì)結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)：NP空間電荷區(qū)XM空間電荷區(qū)－耗盡層XNXP空間電荷區(qū)為高阻區(qū)，因?yàn)槿鄙佥d流子異質(zhì)結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)：NP空間電荷區(qū)XM空間電荷區(qū)－耗盡層XNX總結(jié)：相比同質(zhì)結(jié)，異質(zhì)結(jié)的特點(diǎn)(1)異質(zhì)結(jié)兩側(cè)的材料具有不同的禁帶寬度(2)由于介電常數(shù)的不同，會(huì)使界面處出現(xiàn)能帶的凸起和凹口，結(jié)果能帶出現(xiàn)不連續(xù)。(3)在異質(zhì)結(jié)界面處存在比較復(fù)雜的界面態(tài)。

總結(jié)：相比同質(zhì)結(jié)，異質(zhì)結(jié)的特點(diǎn)目前異質(zhì)結(jié)制備的一些常用方法：1.分子束外延技術(shù)。2.MO-CVD3.液相外延4.物理氣相沉積法。5.sol-gel

目前異質(zhì)結(jié)制備的一些常用方法：1.分子束外延技術(shù)。目前的一些研究對(duì)象：1.制備電子器件：(1)開關(guān)器件(2)整流器件SiC基異質(zhì)材料(3)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(4)異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)主要應(yīng)用材料為GaAs/AlGaAs/GaInP,InGaAs/InP/InAlAs,Si/SiGe等(5)HEMT(Highelectronmobilitytransistor)2.制備發(fā)光二極管：(1)異質(zhì)結(jié)發(fā)光二極管，異質(zhì)結(jié)構(gòu)為CdTe/PS，ZnS/ps等(2)制備新型的發(fā)光設(shè)備取代傳統(tǒng)光源，白光LED是繼白熾燈和日光燈之后的第三代電光源，主要集中在GaN基pn結(jié)研究上，例如AlGaInN/GaN。3.GaAs或InP基半導(dǎo)體激光器，這主要用于通信技術(shù)。在1.25—1.65μm范圍內(nèi)，現(xiàn)在主要的異質(zhì)結(jié)激光器是GaInAsPorAlGaInAs/InP，而對(duì)于GaInNAs/GaAs,發(fā)射頻率已做到1.52μm,用改進(jìn)的GaInNAsSb/GaAs異質(zhì)結(jié)激光器發(fā)射頻率達(dá)到1.49μm，發(fā)射功率為0.2mA/μm

2。4.制備太陽能電池，例如ZnO/n-Si目前的一些研究對(duì)象：1.制備電子器件：(1)開關(guān)器件(2)整超晶格1970年美國IBM實(shí)驗(yàn)室的江崎和朱兆祥提出了超晶格的概念

他們?cè)O(shè)想如果用兩種晶格匹配很好的半導(dǎo)體材料交替地生長(zhǎng)周期性結(jié)構(gòu)，每層材料的厚度在100nm以下，如圖所示，則電子沿生長(zhǎng)方向的運(yùn)動(dòng)將會(huì)產(chǎn)生振蕩，可用于制造微波器件．他們的這個(gè)設(shè)想兩年以后在一種分子束外延設(shè)備上得以實(shí)現(xiàn)．

超晶格：由兩種不同材料交替生長(zhǎng)而成的多層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)晶體超晶格1970年美國IBM實(shí)驗(yàn)室的江崎和朱兆祥提出了超晶格的超晶格的周期長(zhǎng)度：相鄰兩層不同材料的厚度的和兩種材料的禁帶寬度不同，能帶結(jié)構(gòu)出現(xiàn)勢(shì)壘potentialbarrier

和勢(shì)阱potentialwell（pit）。假設(shè)空間中的勢(shì)能處處給定了，你可以把勢(shì)阱或勢(shì)壘理解成特定的空間區(qū)域勢(shì)阱就是該空間區(qū)域的勢(shì)能比附近的勢(shì)能都低勢(shì)壘就是該空間區(qū)域的勢(shì)能比附近的勢(shì)能都高?；旧暇褪菢O值點(diǎn)附件的一小片區(qū)域。

窄禁帶材料厚度為阱寬LW寬禁帶材料厚度為壘寬LB

超晶格的周期長(zhǎng)度：相鄰兩層不同材料的厚度的和量子阱量子阱是指由2種不同的半導(dǎo)體材料相間排列形成的、具有明顯量子限制效應(yīng)的電子或空穴的勢(shì)阱。量子阱的最基本特征是，由于量子阱寬度(只有當(dāng)阱寬尺度足夠小時(shí)才能形成量子阱)的限制，導(dǎo)致載流子波函數(shù)在一維方向上的局域化。在由2種不同半導(dǎo)體材料薄層交替生長(zhǎng)形成的多層結(jié)構(gòu)中，如果勢(shì)壘層足夠厚，以致相鄰勢(shì)阱之間載流子渡函數(shù)之間耦合很小，則多層結(jié)構(gòu)將形成許多分離的量子阱，稱為多量子阱。如果勢(shì)壘層很薄，相鄰阱之間的耦合很強(qiáng)，原來在各量子阱中分立的能級(jí)將擴(kuò)展成能帶(微帶)，能帶的寬度和位置與勢(shì)阱的深度、寬度及勢(shì)壘的厚度有關(guān)，這樣的多層結(jié)構(gòu)稱為超晶格。具有超晶格特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)有時(shí)稱為耦合的多量子阱。量子阱量子阱是指由2種不同的半導(dǎo)體材料相間排列形成的、具有明第八章-異質(zhì)結(jié)ppt課件超晶格材料的分類組分超晶格：由兩種不同組分的半導(dǎo)體所形成的超晶格材料。根據(jù)兩種材料的能帶在異質(zhì)結(jié)界面處“對(duì)接”情況