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 бытьинжектируещими (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 галлияGaи 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 атомарногладкойповерхностью.
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.