Полупроводниковые гетероструктуры.
гетероструктура, полупроводниковая (англ. semiconductor heterostructure) — искусственная структура, изготовленная из двух или более различных полупроводниковых веществ (материалов), в которой важная роль принадлежит переходному слою, т. е. границе раздела двух веществ (материалов). В отличие от гомоструктур обладает большей гибкостью в конструировании нужного потенциального профиля зоны проводимости и валентной зоны.
В
состав полупроводниковых гетероструктур
входят элементы II–VI групп (Zn, Cd, Hg, Al, Ga,
In, Si, Ge, P, As, Sb, S, Se, Te), соединения AIIIBV и их
твердые растворы, а также соединения
AIIBVI. Из соединений типа AIIIBV наиболее
часто используются GaAs и GaN, из твердых
растворов — AlxGa1-xAs. Использование твердых
растворов позволяет создавать
гетероструктуры с непрерывным, а не
скачкообразным изменением состава и,
соответственно, непрерывным изменением
ширины запрещенной зоны.
Для изготовления гетероструктур важно согласование (близость по величине) параметров кристаллической решетки двух контактирующих соединений (веществ). Если два слоя соединений с сильно различающимися постоянными решетки выращиваются один на другом, то при увеличении их толщины на границе раздела появляются большие деформации и возникают дислокации несоответствия. В связи с этим для изготовления гетероструктур часто используют твердые растворы системы AlAs–GaAs, так как арсениды алюминия и галлия имеют почти одинаковые параметры решетки. В этом случае монокристаллы GaAs являются идеальной подложкой для роста гетероструктур. Другой естественной подложкой является InP, который применяется в комбинации с твердыми растворами GaAs–InAs, AlAs–AlSb и др.
Полупроводниковые материалы, применяемые в промышленности
Группа IV
собственные полупроводники
Кремний, Si. При создании электронных приборов на основе кремния задействуется преимущественно приповерхностный слой материала (до десятков микрон), поэтому качество поверхности кристалла может оказывать существенное влияние на электрофизические свойства кремния и, соответственно, на свойства готового прибора. При создании некоторых приборов используются приёмы, связанные с модификацией поверхности, например, обработка поверхности кремния различными химическими агентами.
Германий, Ge. Германий используется в производстве полупроводниковых приборов: транзисторов и диодов. Германиевые транзисторы и детекторные диоды обладают характеристиками, отличными от кремниевых, ввиду меньшего напряжения отпирания p-n-перехода в германии — 0,35-0,4 В против 0,6-0,7 В у кремниевых приборов. Кроме того, обратные токи у германиевых приборов на несколько порядков больше таковых у кремниевых — скажем, в одинаковых условиях кремниевый диод будет иметь обратный ток 10 пА, а германиевый — 100 нА, что в 10000 раз больше
Серое олово, α-Sn
составной полупроводник
Карбид кремния, SiC. Первыми электрическими устройствами из SiC были нелинейные элементы вентильных разрядников для защиты электроустановок от перенапряжений. Карбид кремния в разрядниках применяется в виде материала вилита - смеси SiC и связующего. Также на основе карбида кремния делают варисторы.Эти элементы должны были обладать высоким сопротивлением до тех пор пока напряжение на них не достигнет определенного порогового значения VT, после чего их сопротивление должно упасть до более низкого уровня и поддерживать этот уровень, пока приложенное напряжение падает ниже VT. Карбид кремния используется в качестве лицевого слоя композитной секции противопульного бронежилета
Кремний-германий, SiGe