27. Свойства контакта “полупроводник-полупроводник”. Гомо- и гетероструктуры.

Разработка и изучение св-в контакта п\п и п\п привело к бурному развитию микроэлект-ки,уменьш.использ.электроннх ламп.Контакт 2-х проводников n и p типа.

Такие переходы м.б,гомопереходы,когда материал n и р обл.одинак.гетеропереходы,когда материал различный.Если проведем в контакт 2 п\п е-н в n обл.много,в а р обл.мало,а дырок в р обл.больше,чем в n обл.При контактных обл-ях в р обл. формир-ся «-» заряд,а в n обл. «+» заряд.

При высокой степени мигрирования,такой слой сос-ет 10 микрон.Котакт облад.выпрям-ми св-ми.Приложим внеш.поле,увелич.получ.потенц.барьера е-ны оттягив-ся от барьерного слоя,потоки е-ов и дырок уменьш.Если меняем полярность,инжектир. Е-ны в + объем.заряд,уменьш.потен.барьер.В n и з обл.ширина ЗЗ одинак.1)набор п\п позвол.создав.любые сочетания материалов с любым типом проводимости.2)при контакте п\п-п\п сущ-ет возможн.создав.контактные слои любых линейных размеров,т.е изменение типов переходов быть резким или плавным.особенно это касатеся гетеропереходов.

28.Условие усиления излучения для межзонных переходов. Принцип действия сд и инжекционных лазеров

Светодиоды

п-н-переход может быть использован для получения света. практически для того чтобы получить светодиод, нужно резко увеличить концентрацию активаторов. При увеличении концентрации активаторов до 10¹⁸-10¹⁹ приложение поля в прямом направлении приводит к созданию условий, при которых в области контакта возможна рекомбинация электронов и дырок.

при приложении поля в прямом направлении величина потенциального барьера уменьшается, появляются потоки э. и д.. В области контактного слоя расщепление квазистационарного уровня Ферми = eU.

L_n,L_p-диффузионные длины, которые соответствуют уменьшению концентраций э. и д. в e раз. Наличие двух потоков приводит к рекомбинации э. и д. с излучение квантов света.

F_n^ЗВ-F_p^ЗВ<E_g

В случае гомоперехода спектр излучения будет смещен в длинноволновую сторону от края собственного поглощения. Увеличивая разность потенциалов, можно увеличить потоки э. и д. и увеличить интенсивность рекомбинационного излучения. Предельный случай нагрузки светодиода: когда потенциальный барьер оказывается сглаженным, при этом получаются max потоки э. и д. и max интенсивность излучения. Потери энергии: 1.Безизлучательная рекомбинация,2. потери на сопротивлении движению электронов в неконтактной области в полупроводнике(нагрев кристаллической решетки)

Инжекционные лазеры

В случае создания неравновесной концентрации э. и д., концентрации э. и д. могут существенно превышать равновесную концентрацию. В этом случае для распределения э. и д. по энергиям используются квазиуровни Ферми для э. и д. и функции распределения, характерные для равновесной системы.

Равновесное состояние:

(рис 1)мы имеем собственные носители в зонах и распределение э. и д. определяется функциями:

f_n=1/(e^(E-F)/kT-1), f_p=1-f_n

т.А- вероятность заполнения состояния =1/2.

Если мы создаем дополнительную концентрацию носителей(рис 2),превышающую равновесную концентрацию, то также можно использовать функцию ферми, но введя квазиэнергетический уровень ферми.

F^ЗВ-квазиуровень.

Это введение квазиуровня оправдывается тем, что скорость термолизации носителей очень высокая и можно считать, что практически мгновенно неравновесные э. и д. термолизуются. Условие возникновения вынужденных переходов для рекомбинации зона-зона:

F_n^ЗВ-F_p^ЗВ=kTln(np/n_j²)

n_j=n_vN_ee^-Eg/kT