Гетеропереход

 

Г/п используются в различных П/П приборах: П/П лазерах, светопзлучающих диодах, фотоэлементах, оптронах, солнечных батареях и т. д.

Гетеропереход (г/п) -контакт двух различных по химическому составу полупроводников.

 

Рис. 13.1 Гетеропереход GaAs и твердый раствор AlGaAs

На границе раздела ПП обычно изменяются ширина запрещённой зоны, подвижность носителей заряда, их эффективные массы и др. характеристики.

Из-за разной ширины запрещенной зоны происходит разрыв дна зоны проводимости и потолка валентной зоны (рис.12.1).

В результате этого высота потенциального барьера для электронов и дырок оказывается разной.- это главное отличие г/п от р-n перехода.

 

Каждый из п/п может иметь одинаковый или различный тип электропроводности

 

p1- n2, n1- n2, p1- p2, n1- p2

 

Соответственно гетеропереходы могут быть инжектируещими (p-n) так и неинжектируещими p- p, n-n.

 

Инжекция происходит из широкозонного в узкозонный п/п.

 

В гетеропереходах также образуется обедненный слой, и он обладает выпремляющими свойствами.

 

Из-за различия в высоте потенциального барьера ток через переход связан, в основном, с носителями заряда только одного знака.

 

Для образования качественного гетероперехода надо чтобы кристаллические решетки двух веществ, образующих переход имели один тип, период, необходимо чтобы кристаллическая решетка одного п/п с минимальными количеством нарушений (дислокаций, точечных дефектов и т. п., а также от механических напряжений) переходила в кристаллическую решетку другого п/п –имела место стыковка кристаллических. решёток.

 

Наиболее широкое применение нашли гетеропереходы между п/п типа А³B⁵, а также их твердыми растворами на основе арсенидов, фосфитов и антимонидов галлия Ga и алюминия Al.

Благодаря близости ковалентных радиусов Ga и Al изменение химического состава происходитпрактически без изменения периода решётки.

Также используются многокомпонентные (четверные и более твердые растворы) у которых период решетки слабо зависит от состава.

В отличие от гомоструктур гетеропереход обладает большей гибкостью в конструировании нужного потенциального профиля зоны проводимости и валентной зоны.

Для роста используют несколько методов, среди которых можно выделить два:

- молекулярно -лучевая эпитаксия;

- MOCVD (химическое осаждение из газовой фазы)

Молекулярно-пучковая эпитаксия (МПЭ) или молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ) - эпитаксиальный рост в условиях сверхвысокого вакуума.

Позволяет выращивать гетероструктуры заданной толщины с моноатомно гладкими гетерограницами и с заданным профилем легирования.

В установках МПЭ имеется возможность исследовать качество плёнок (то есть прямо в ростовой камере во время роста). Для процесса эпитаксии необходимы специальные хорошо очищенные подложки с атомарногладкой поверхностью.

Технология молекулярно-пучковой эпитаксии была создана в конце 1960-х годов Дж. Р. Артуром (J. R. Arthur) и Альфредом Чо (Alfred Y. Cho).

MOCVD (анг. Metalorganic chemical vapour deposition).

Химическое осаждение из газовой фазы с использованием металлорганических соединений - метод получения эпитаксиального роста полупроводников, путём термического разложения (пиролиза) металлорганических соединений, содержащих необходимые химические элементы.

 

Например, арсенид галлия, выращивают при использовании триметилгаллия ((CH₃)₃Ga и трифенилмышьяка (C₆H₅)₃As).

Термин предложен основоположником метода Гарольдом Манасевитом в 1968 году.

Первый метод позволяет выращивать гетероструктуры с прецизионной точностью (с точностью до атомного монослоя).

Второй же не отличается такой точностью, но по сравнению с первым методом обладает более высокой скоростью роста.