Co to jest heterozłącze?
Heterozłącze powstaje, gdy dwie różne warstwy krystalicznych półprzewodników zostaną umieszczone w połączeniu lub ułożone warstwowo naprzemiennie lub w odmiennych odstępach pasm. Stosowane głównie w urządzeniach elektrycznych w stanie stałym, heterozłącza mogą być również tworzone między dwoma półprzewodnikami o różnych właściwościach, na przykład takim, który jest krystaliczny, a drugi metalowy. Gdy funkcja urządzenia elektrycznego lub aplikacji urządzenia zależy od więcej niż jednego heterozłącza, są one formowane w celu utworzenia tak zwanej heterostruktury. Te heterostruktury są wykorzystywane do zwiększania energii wytwarzanej przez różne urządzenia elektryczne, takie jak ogniwa słoneczne i lasery.
Istnieją trzy różne typy heterozłączy. Kiedy tworzone są te interfejsy między półprzewodnikami, mogą one tworzyć tak zwaną przerwę międzystrefową, przerwę naprzemienną lub przerwę przerwaną. Te różne rodzaje heterozłączy zależą od luki energetycznej, która powstaje w wyniku określonych materiałów półprzewodnikowych.
Ilość energii, jaką może wytworzyć materiał, jest bezpośrednio związana z wielkością luki energetycznej utworzonej przez heterozłącze. Ważny jest również rodzaj luki energetycznej. Ta luka energetyczna składa się z różnicy między pasmem walencyjnym, który jest wytwarzany przez jeden półprzewodnik, a pasmem przewodzenia, który jest wytwarzany przez drugi.
Heterozłącza są standardem w każdym wyprodukowanym laserze, ponieważ nauka o heterozłączach stała się standardem w branży. Heterojunction pozwala na produkcję laserów, które są w stanie funkcjonować w normalnej temperaturze pokojowej. Nauka ta została po raz pierwszy wprowadzona w 1963 roku przez Herberta Kroemera, choć stała się standardową nauką w branży produkcji laserowej dopiero po latach, kiedy faktyczna nauka o materiałach dogoniła podstawową technologię.
Obecnie heterojunkcje są istotnym elementem każdego lasera, od cięcia laserów w maszynach CNC po lasery, które odczytują filmy DVD i kompaktowe dyski audio. Heterozłącza są również stosowane w szybkich urządzeniach elektronicznych, które działają na bardzo wysokich częstotliwościach. Przykładem jest tranzystor o wysokiej ruchliwości elektronów, który działa w większości swoich funkcji przy częstotliwości ponad 500 GHz.
Obecnie wytwarzanie wielu heterozłączy odbywa się za pomocą precyzyjnego procesu zwanego CVD lub chemicznym osadzaniem z fazy gazowej. MBE, który oznacza epitaksję wiązki molekularnej, jest kolejnym procesem stosowanym do produkcji heterozłącz. Oba te procesy są niezwykle precyzyjne z natury i bardzo kosztowne w prowadzeniu, zwłaszcza w porównaniu z najczęściej przestarzałym procesem wytwarzania krzemu w urządzeniach półprzewodnikowych, chociaż wytwarzanie krzemu jest nadal bardzo popularne w innych zastosowaniach.