Wat is een heterojunctie?
Een heterojunctie wordt gecreëerd wanneer twee verschillende lagen kristallijne halfgeleiders in samenhang worden geplaatst of in lagen worden gelegd met alternerende of ongelijksoortige bandopeningen. Meestal gebruikt in elektrische apparaten in vaste toestand, kunnen heterojuncties ook worden gevormd tussen twee halfgeleiders met verschillende eigenschappen, zoals een die kristallijn is terwijl de andere metaalachtig is. Wanneer de functie van een elektrisch apparaat of apparaattoepassing afhankelijk is van meer dan één heterojunctie, worden ze in formatie geplaatst om een zogenaamde heterostructuur te creëren. Deze heterostructuren worden gebruikt om de energie te verhogen die wordt geproduceerd door verschillende elektrische apparaten, zoals zonnecellen en lasers.
Er zijn drie verschillende soorten heterojuncties. Wanneer deze interfaces tussen halfgeleiders worden gemaakt, kunnen ze een zogenaamde grensoverschrijdende kloof, een gespreide kloof of een gebroken kloof vormen. Deze verschillende soorten heterojuncties zijn afhankelijk van de energiekloof die ontstaat als gevolg van de specifieke halfgeleidermaterialen.
De hoeveelheid energie die een materiaal kan produceren, is direct relevant voor de grootte van de energiekloof die door de heterojunctie wordt gecreëerd. Het type energiekloof is ook belangrijk. Deze energiekloof bestaat uit het verschil dat ligt tussen de valentieband, die wordt geproduceerd door de ene halfgeleider, en de geleidingsband, die wordt geproduceerd door de andere.
Heterojuncties zijn standaard in elke laser die wordt vervaardigd sinds de wetenschap van heterojuncties de standaard werd in de hele industrie. Heterojunction maakt de productie mogelijk van lasers die bij een normale kamertemperatuur kunnen functioneren. Deze wetenschap werd voor het eerst geïntroduceerd in 1963 door Herbert Kroemer, hoewel het pas jaren later de standaardwetenschap werd in de laserindustrie, toen de feitelijke materiaalwetenschap de hoofdtechnologie inhaalde.
Tegenwoordig zijn heterojuncties een essentieel element voor elke laser, van snijlasers in CNC-machines tot de lasers die dvd-films en compacte audiodiscs lezen. Heterojunctions worden ook gebruikt in high-speed elektronische apparaten die op zeer hoge frequenties werken. Een voorbeeld is een transistor met een hoge elektronenmobiliteit, die veel van zijn functies op meer dan 500 GHz bedient.
De productie van veel van de heterojuncties van vandaag gebeurt via een nauwkeurig proces dat CVD wordt genoemd, of chemische dampafzetting. MBE, wat staat voor moleculaire bundelepitaxie, is een ander proces dat wordt gebruikt om heterojuncties te produceren. Beide processen zijn uiterst nauwkeurig van aard en zeer duur om uit te voeren, vooral in vergelijking met het meestal verouderde proces van siliciumfabricage van halfgeleiderinrichtingen, hoewel siliciumfabricage nog steeds zeer populair is in andere toepassingen.