O que é uma heterojunção?
Uma heterojunção é criada quando duas camadas diferentes de semicondutores cristalinos são colocadas em conjunto ou em camadas juntas com intervalos de banda alternados ou diferentes. Utilizadas principalmente em dispositivos elétricos de estado sólido, heterojunções também podem ser formadas entre dois semicondutores com propriedades diferentes, como um que é cristalino enquanto o outro é metálico. Quando a função de um dispositivo elétrico ou de uma aplicação de dispositivo depende de mais de uma heterojunção, eles são colocados em formação para criar o que é chamado de heteroestrutura. Essas heteroestruturas são usadas para aumentar a energia produzida por diferentes dispositivos elétricos, como células solares e lasers.
Existem três tipos diferentes de heterojunções. Quando essas interfaces entre os semicondutores são criadas, elas podem formar o que é chamado de gap abrangente, um gap escalonado ou um gap quebrado. Esses diferentes tipos de heterojunções dependem da diferença de energia criada como resultado de materiais semicondutores específicos.
A quantidade de energia que um material pode produzir é diretamente relevante para o tamanho do gap de energia criado pela heterojunção. O tipo de diferença de energia também é importante. Essa diferença de energia é composta pela diferença que existe entre a banda de valência, produzida por um semicondutor, e a banda de condução, produzida pelo outro.
As heterojunções são padrão em todos os laser fabricados desde que a ciência das heterojunções se tornou o padrão em todo o setor. A heterojunção permite a produção de lasers capazes de funcionar em temperatura ambiente normal. Essa ciência foi introduzida pela primeira vez em 1963 por Herbert Kroemer, embora não tenha se tornado a ciência padrão na indústria de fabricação de laser até anos depois, quando a ciência de materiais atual alcançou a principal tecnologia.
Hoje, as heterojunções são um elemento vital para todo laser, desde o corte de lasers em máquinas CNC até os que lêem filmes em DVD e discos compactos. As heterojunções também são usadas em dispositivos eletrônicos de alta velocidade que operam em frequências muito altas. Um exemplo é um transistor de alta mobilidade eletrônica, que opera grande parte de suas funções a mais de 500 GHz.
Atualmente, a fabricação de muitas das heterojunções é feita através de um processo preciso, chamado CVD, ou deposição de vapor químico. MBE, que significa epitaxia de feixe molecular, é outro processo usado para heterojunções do fabricante. Ambos os processos são extremamente precisos por natureza e muito caros de conduzir, especialmente quando comparados com o processo desatualizado de fabricação de silício de dispositivos semicondutores, embora a fabricação de silício ainda seja amplamente popular em outras aplicações.