Что такое гетеропереход?

Гетеропереход создается, когда два разных слоя кристаллических полупроводников соединены или наслоены вместе с чередующимися или разнородными запрещенными зонами. В основном используемые в твердотельных электрических устройствах, гетеропереходы могут также образовываться между двумя полупроводниками с различными свойствами, такими как кристаллический, а другой металлический. Когда функция электрического устройства или применения устройства зависит от более чем одного гетероперехода, они помещаются в пласт, чтобы создать то, что называется гетероструктурой. Эти гетероструктуры используются для увеличения энергии, производимой различными электрическими устройствами, такими как солнечные элементы и лазеры.

Существует три разных типа гетеропереходов. Когда эти интерфейсы между полупроводниками созданы, они могут образовывать так называемую трансграничную щель, ступенчатую щель или разрывную щель. Эти различные типы гетеропереходов зависят от энергетической щели, которая создается в результате конкретных полупроводниковых материалов.

Количество энергии, которое может производить материал, напрямую зависит от размера энергетической щели, создаваемой гетеропереходом. Тип энергетической щели также важен. Эта энергетическая щель состоит из разницы, которая лежит между валентной зоной, которая создается одним полупроводником, и зоной проводимости, которая создается другим.

Гетеропереходы являются стандартными для каждого лазера, производимого с тех пор, как наука о гетеропереходах стала стандартом в отрасли. Гетеропереход позволяет производить лазеры, способные функционировать при нормальной комнатной температуре. Эта наука была впервые введена в 1963 году Гербертом Крёмером, хотя она не стала стандартной наукой в ​​индустрии лазерного производства до тех пор, пока годы спустя фактическое материаловедение не догнало основную технологию.

Сегодня гетеропереходы являются жизненно важным элементом для каждого лазера, от резки лазеров на станках с ЧПУ до лазеров, которые читают DVD-фильмы и компакт-аудио диски. Гетеропереходы также используются в высокоскоростных электронных устройствах, работающих на очень высоких частотах. Примером является транзистор с высокой подвижностью электронов, который выполняет большую часть своих функций на частоте более 500 ГГц.

Производство многих гетеропереходов сегодня осуществляется с помощью точного процесса, называемого ССЗ, или химического осаждения из паровой фазы. MBE, который обозначает молекулярно-лучевую эпитаксию, является еще одним процессом, используемым для изготовления гетеропереходов. Оба эти процесса являются чрезвычайно точными по своей природе и очень дорогими в проведении, особенно по сравнению с в основном устаревшим процессом изготовления кремниевых полупроводниковых приборов, хотя изготовление кремния по-прежнему широко распространено в других приложениях.