Qu'est-ce qu'un hétérojonction?
Une hétérojonction est créée lorsque deux couches différentes de semi-conducteurs cristallins sont placées ou superposées avec des bandes interdites alternées ou différentes. Principalement utilisées dans les dispositifs électriques à l'état solide, des hétérojonctions peuvent également être formées entre deux semi-conducteurs ayant des propriétés différentes, tels que l'un cristallin tandis que l'autre est métallique. Lorsque la fonction d'un appareil électrique ou de son application dépend de plusieurs hétérojonctions, ils sont placés en formation pour créer ce que l'on appelle une hétérostructure. Ces hétérostructures permettent d’augmenter l’énergie produite par différents appareils électriques, tels que les cellules solaires et les lasers.
Il existe trois types d'hétérojonctions. Lorsque ces interfaces entre semi-conducteurs sont créées, elles peuvent former ce que l’on appelle un intervalle chevauchant, un intervalle échelonné ou un intervalle brisé. Ces différents types d'hétérojonctions dépendent de la différence d'énergie créée par les matériaux semi-conducteurs spécifiques.
La quantité d'énergie qu'un matériau peut produire est directement liée à la taille du fossé énergétique créé par l'hétérojonction. Le type de déficit énergétique est également important. Cet écart d'énergie est constitué de la différence entre la bande de valence produite par un semi-conducteur et la bande de conduction produite par l'autre.
Les hétérojonctions sont la norme dans tous les lasers fabriqués depuis que la science des hétérojonctions est devenue la norme dans l’industrie. L'hétérojonction permet de produire des lasers capables de fonctionner à une température ambiante normale. Herbert Kroemer a introduit cette science en 1963, bien qu'elle ne devienne la science standard dans l'industrie de la fabrication de lasers que des années plus tard, lorsque la science des matériaux a rattrapé la technologie principale.
Les hétérojonctions sont aujourd’hui un élément essentiel de tout laser, de la découpe de lasers dans les machines à commande numérique aux lasers lisant des films DVD et des disques audio compacts. Les hétérojonctions sont également utilisées dans les dispositifs électroniques à grande vitesse fonctionnant à très hautes fréquences. Un exemple est un transistor à haute mobilité électronique, qui exploite la plupart de ses fonctions à plus de 500 GHz.
Aujourd'hui, la fabrication de nombreuses hétérojonctions se fait selon un processus précis appelé dépôt chimique en phase vapeur (CVD). MBE, qui signifie épitaxie par jet moléculaire, est un autre procédé utilisé pour fabriquer des hétérojonctions. Ces deux processus sont de nature extrêmement précise et très coûteux à mettre en œuvre, en particulier par rapport au processus de fabrication des dispositifs à semi-conducteurs, qui est pour la plupart obsolète, bien que la fabrication du silicium soit encore largement utilisée dans d’autres applications.