Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Структуры с вертикальным переносом и сверхрешетки на квантовых ямах




В том случае, когда несколько квантовых ям расположены близко друг от друга, носители зарядов могут туннелировать между ними, что является дополнительным физическим эффектом.

Системы параллельных квантовых ям с очень тонкими (порядка единиц нм) широкозонными разделяющими слоями, через которые возможно туннелирование электронов между смежными ямами называется структурой с вертикальным переносом.

Такие структуры можно получить путем последовательного чередования слоев GaAs и AlxGa1-xAs с характерными толщинами нанометрового диапазона (<100 нм). Графически эту структуру можно представить.

 

 

 

WЯ – толщина ямы

WБ – толщина барьера.

Зонная диаграмма такой системы выглядит следующим образом

 

 

 

W= WЯ+ WБ – период структуры.

Для нее должно выполняться условие

 

a <W<L

 

а – постоянная решетки,

L – диффузионная длина неосновных носителей

 

∆Ес - для электронов

∆Еv - для дырок высоты потенциальных барьеров.

Если число параллельных слоев в структуре с вертикальным переносом более нескольких десятков, то такие структуры называются сверхрешетками.

В природе таких структур нет.

Структуры с вертикальным переносом и сверхрешетки служат основой для ряда важных приборов наноэлектроники, таких, как резонансно-туннельный диод, одноэлектронный транзистор.

Энергетический спектр электронов в сверхрешетках, как и в одиночной квантовой яме, имеет дискретный характер, но уровни квантования принимают другие значения, обусловленные прямоугольным потенциалом периодического характера, связанным с разрывами зон на гетерограницах.

Как и потенциал кристаллической решетки, этот потенциал является периодическим, поэтому к нему применимы все квантово-механические выводы о свойствах уравнения Шредингера с периодическим потенциалом.

Важнейшими выводами являются:

· Движение носителей вдоль оси сверхрешетки может быть описано с помощью периодических функций для импульса и энергии с периодом

· Энергетический спектр в зоне проводимости и в валентной зоне распадается (дробится) на чередующиеся ряды разрешенных и запрещенных зон, которые называются минизонами.

· Для минизон соответствующих нижним уровням квантовой ямы, в которых сконцентрирована основная масса носителей, спектр электронов может быть записан как:

где - энергетический спектр электрона в сверхрешетке;

 

- дискретный уровень в отдельной квантовой яме;

 

- поправка из квантовой теории.

- характерная ширина минизон, составляющая величину порядка десятых, сотых долей эВ, что в принципе сравнимо с тепловой энергией электронов kT.

При этом движение носителей в минизонах не описывается постоянной эффективной массой.

Явление резкого возрастания прозрачности системы барьеров (относительно прозрачности единичного барьера) в том случае, когда энергия носителей, налетающих на систему барьеров, равна энергии дискретного уровня в квантовой яме, называется резонансным туннелированием.

 

Свойства минизон

1. При повышении толщины барьерных слоев их туннельная прозрачность уменьшается, минизоны сужаются ( →0) и превращаются в дискретные уровни одиночной квантовой ямы.

2. В противоположном случае сужаются все запрещенные минизоны и сверхрешетка переходит в структуру обычного однородного полупроводника.

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-10-30; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 409 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Человек, которым вам суждено стать – это только тот человек, которым вы сами решите стать. © Ральф Уолдо Эмерсон
==> читать все изречения...

2315 - | 2171 -


© 2015-2025 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.011 с.