Heterosandūros

Įvairiatarpės sandūros, jų juostų schema ir potencialo pasiskirstymas. Krūvininkų injekcija ir

ekstrakcija. Voltamperinės charakteristikos teorija.

Algimantas Časas

Turinys

• Įvairiatarpės sandūros, • jų juostų schema ir potencialo

pasiskirstymas. • Krūvininkų injekcija ir ekstrakcija. • Voltamperinės charakteristikos teorija• Literatūra

Įvairiatarpės sandūros

Skirtumai nuo ankščiau nagrinėtų p-n sandūrų:

–Medžiagos yra su skirtingais draustinių juostų tarpais Eg, dėl to atsiranda energijos juostų trūkis–Sandūrų gamybai naudojamos sudėtingesnės technologijos –Padarė perversmą elektronikoje (2000m. Nobelio premija Herbert Kroemer, Zhores I. Alferov už heterosandūrų vystymą)–Tos pačios kristalinės struktūros gardelės konstantos dviejų skirtingų puslaidininkių idealiai nesutampa, dėl to vartojamos poros, kurios turi mažiausią skirtumą (Si ir Ge, Ge ir GaAs).

Įvairiatarpės sandūrosHEMTHIT

Dvigubos heterosandūros lazeris

Įvairiatarpės sandūros

Nagrinėsime dviejų n ir p tipo skirtingos cheminės sudėties puslaidininkių sandūrą

12.1 pav. (a) Dveijų skirtingų puslaidininkių energijos juostų schema

Skirtingi parametrai (χ; ε; Ф; Еg)

12.1 pav. (b) Dveijų skirtingų puslaidininkių sandūros juostų schema ir potencialo Pasiskirstymas

Įvairiatarpės sandūros

Kontaktinio potencialo pasiskirstymas

Kontaktinio potencialo pasiskirstymas

Krūvininkų injekcija ir ekstrakcija

Voltamperinės charakteristikos teorija

• Priemaišos yra seklios ir visiškai jonizuotos• Atsižvelgsime tik į vyraujančią srovę• Pagrindinių krūvininkų injekciją iš siaurajuosčio į plačiajuostį

puslaidininkį trukdo didelis potencialo barjeras, todėl šios injekcijos sukelta difuzinė srovė yra silpna ir į ją neatsižvelgsime (ekstrakcijos srovė, gauta ekstrahuojant plačiajuosčio puslaidininkio šalutinius krūvininkus, taip pat yra silpna, nes šalutinių krūvininkų generacijos sparta ir jų tankis yra maži).

• Laikysime, kad sandūros plokštumoje (x = 0) nėra laisvųjų cheminių ryšių, kurie veikia kaip rekombinacijos centrai, taip pat nėra kitų defektų

• Pagaminti tokią heterosandūrą praktiškai neįmanoma, todėl ji vadinama idealiąja pn heterosandūra.

Voltamperinės charakteristikos teorija

Voltamperinės charakteristikos teorija

• Išnagrinėtas idealiosios pn heterosandūros difuzinės srovės modelis praktiškai sunkiai realizuojamas, nes, gaminant pn heterosandūrą, sudaroma daug paviršinių lygmenų.

• Gardelės defektai, esantys realios pn heterosandūros skirtingų gardelių sąlyčio plokštumoje, sudaro paviršinius lygmenis, ir atsiranda papildomų elektroninių šuolių galimybė. Dėl to realios pn heterosandūros srovės mechanizmas gali iš esmės skirtis nuo idealiosios.

• Jeigu paviršinių lygmenų nėra (heterosandūrą ideali), iš pimojo į antrąjį puslaidininkį pereina tik tie elektronai, kurių energija didesnė už barjero aukštį. Skylės iš antrojo į pirmąjį puslaidininkį patenka viršbarjerinės emisijos būdu arba tuneliuodamos pro siaurą srities barjerą.

• Kai yra paviršinių lygmenų, elektronai sandūroje patenka į juos ir, išspinduliuodami fononus, paviršiniais lygmenimis Et nusileidžia žemyn ir rekombinuoja su skylėmis. Ši srovė vadinama rekombinacijos srove. Ji yra nenaudinga, nes silpnina injektuotų skylių ir elektronų difuzines sroves.

Išvados

Literatūra:•V. Kažukauskas “Šiuolaikiniai mikroelektronikos puslaidininkių prietaisai” 2008•S. M. Sze, Kwok Kwok Ng “Physics of semiconductor devices” 2007• Jenny Nelson “The Physics of Solar Cells” 2007•Principles of Semiconductor Devices http://ecee.colorado.edu/~bart/book/book/chapter4/ch4_3.htm (2011 10 25)