Гетеропереходы. Особенности гетероперехода презентация

запрещенной зоны – Eg
одинаковую кристаллическую структуру
равные постоянные кристаллической решетки

Так, например, постоянные решеток и Eg арсенида алюминия и арсенида галлия составляют:
AlAs a = 5.659 Å Eg = 2.16 эВ
GaAs a = 5.653 Å Eg = 1.43 эВ

газа.

располагается выше уровня EC1
Концентрация неравновесных электронов выше, чем в n-полупроводнике.

примесей в n-полупроводнике. Оценим это превышение для случая ΔEc=0.1 эВ. Тогда учитывая, что kT=0.025 эВ найдем отношение



np – кол-во свободных эл-ов в p обл.
Nд – кол-во свободных эл-ов в n обл.

которое равно e4=55.
Явление сверхиенжекции используют в биполярных транзисторах с гетеропереходом.

 

Рост концентрации неравновесных электронов (np) в p-полупроводнике при протекании тока называют сверхинжекцией.

соответствии с решением уравнения Шредингера в области «пичка» существует несколько энергетических уровней

Электронный газ – совокупность электронов в твердом теле.
Двумерный электронный газ – скопление электронов в тонком
слое вблизи металлургической границы перехода

ограниченно потенциальными барьерами на двух параллельных плоскостях, отличаются от поведения носителей заряда в трехмерном кристалле (3D-газ).
Важной особенностью 2D-газа является бо́льшая подвижность носителей заряда, чем подвижность в 3D-газе.

n+ и p возникает тонкий слой с высокой концентрацией электронов (d≈3нм).

слой имеет низкий уровень легирования и создается для того, чтобы электроны в 2D-газе не испытывали взаимодействия с заряженными примесями.
Введение этого слоя позволяет увеличить подвижность электронов.

Двумерный электронный газ используется в транзисторах с высокой подвижностью электронов.

гетероструктурах типа биполярных транзисторов с гетеропереходами (HBT) и транзисторах с высокой подвижностью электронов (HEMT) .

HBT-heterojunction bipolar transistor
HEMT-high electron mobility transistor

Они являются более эффективными и высокочастотными, но являются технологически более сложными и дорогостоящими структурами.

используется широкозонный эмиттер, который имеет бо́льшую ширину запрещенной зоны, чем базовая область.
HBT использует явление сверхинжекции. Следовательно, увеличивается эффективность эмиттера, то есть
γгбт = γeΔEc/KT
где γ эффективность эмиттера транзистора с гомопереходом;

GaAs образован нелегированный слой полупроводника GaAs (канал узкозонного полупроводника), который на границе с широкозонным легированным полупроводником n+AlGaAs образует гетеропереход. Таким образом, в канале у границы слоев с разной шириной запрещенной зоны образуется потенциальная яма – тонкий слой с двумерным электронным газом. Между нелегированным слоем GaAs и легированным полупроводником n+AlGaAs расположен тонкий слой (спейсер) нелегированного полупроводника AlGaAs