ヘテロ接合とは何ですか？

ヘテロ接合は、結晶性半導体の2つの異なる層が、交互にまたは異なるバンドギャップと一緒に配置されるか、または一緒に積層されると作成されます。 固体電気デバイスで主に利用されるヘテロ接合は、一方が結晶性でもう一方が金属性であるなど、特性の異なる2つの半導体間でも形成できます。 電気デバイスまたはデバイスアプリケーションの機能が複数のヘテロ接合に依存している場合、それらを形成してヘテロ構造と呼ばれるものを作成します。 これらのヘテロ構造は、太陽電池やレーザーなどのさまざまな電気デバイスによって生成されるエネルギーを増加させるために使用されます。

ヘテロ接合には3つの異なるタイプがあります。 半導体間のこれらのインターフェースが作成されると、それらはまたがるギャップ、互い違いのギャップ、または壊れたギャップと呼ばれるものを形成することができます。 これらの異なるタイプのヘテロ接合は、特定の半導体材料の結果として生じるエネルギーギャップに依存します。

材料が生成できるエネルギー量は、ヘテロ接合によって作成されるエネルギーギャップのサイズに直接関係します。 エネルギーギャップのタイプも重要です。 このエネルギーギャップは、1つの半導体で生成される価電子帯と、他の半導体で生成される伝導帯の間にある差で構成されます。

ヘテロ接合の科学が業界全体で標準となったため、製造されたすべてのレーザーにはヘテロ接合が標準です。 ヘテロ接合により、通常の室温で機能できるレーザーを製造できます。 この科学は1963年にハーバートクローマーによって初めて導入されましたが、実際の材料科学が原理技術に追いついた数年後まで、レーザー製造業界の標準科学にはなりませんでした。

今日、ヘテロ接合は、CNCマシンでレーザーを切断することから、DVD映画やコンパクトオーディオディスクを読み取るレーザーに至るまで、あらゆるレーザーにとって不可欠な要素です。 ヘテロ接合は、非常に高い周波数で動作する高速電子デバイスでも使用されます。 一例は、500GHz以上でその機能の多くを動作させる高電子移動度トランジスタです。

今日のヘテロ接合の多くの製造は、CVD、または化学蒸着と呼ばれる正確なプロセスによって行われています。 MBEは分子線エピタキシーの略で、ヘテロ接合の製造に使用されるもう1つのプロセスです。 これらのプロセスはいずれも、特に半導体デバイスのシリコン製造のほとんどが時代遅れのプロセスと比較した場合、本質的に非常に正確であり、実施するのに非常に高価です。