Полупроводниковые гетероструктуры.
гетероструктура, полупроводниковая (англ. semiconductor heterostructure) — искусственная структура, изготовленная из двух или более различных полупроводниковых веществ (материалов), в которой важная роль принадлежит переходному слою, т. е. границе раздела двух веществ (материалов). В отличие от гомоструктур обладает большей гибкостью в конструировании нужного потенциального профиля зоны проводимости и валентной зоны.
В состав полупроводниковых гетероструктур входят элементы II–VI групп (Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Si, Ge, P, As, Sb, S, Se, Te), соединения AIIIBV и их твердые растворы, а также соединения AIIBVI. Из соединений типа AIIIBV наиболее часто используются GaAs и GaN, из твердых растворов — AlxGa1-xAs. Использование твердых растворов позволяет создавать гетероструктуры с непрерывным, а не скачкообразным изменением состава и, соответственно, непрерывным изменением ширины запрещенной зоны.
Для изготовления гетероструктур важно согласование (близость по величине) параметров кристаллической решетки двух контактирующих соединений (веществ). Если два слоя соединений с сильно различающимися постоянными решетки выращиваются один на другом, то при увеличении их толщины на границе раздела появляются большие деформации и возникают дислокации несоответствия. В связи с этим для изготовления гетероструктур часто используют твердые растворы системы AlAs–GaAs, так как арсениды алюминия и галлия имеют почти одинаковые параметры решетки. В этом случае монокристаллы GaAs являются идеальной подложкой для роста гетероструктур. Другой естественной подложкой является InP, который применяется в комбинации с твердыми растворами GaAs–InAs, AlAs–AlSb и др.
Полупроводниковые материалы, применяемые в промышленности
Кремний, Si. При создании электронных приборов на основе кремния задействуется преимущественно приповерхностный слой материала (до десятков микрон), поэтому качество поверхности кристалла может оказывать существенное влияние на электрофизические свойства кремния и, соответственно, на свойства готового прибора. При создании некоторых приборов используются приёмы, связанные с модификацией поверхности, например, обработка поверхности кремния различными химическими агентами.
Германий, Ge. Германий используется в производстве полупроводниковых приборов: транзисторов и диодов. Германиевые транзисторы и детекторные диоды обладают характеристиками, отличными от кремниевых, ввиду меньшего напряжения отпирания p-n-перехода в германии — 0,35-0,4 В против 0,6-0,7 В у кремниевых приборов. Кроме того, обратные токи у германиевых приборов на несколько порядков больше таковых у кремниевых — скажем, в одинаковых условиях кремниевый диод будет иметь обратный ток 10 пА, а германиевый — 100 нА, что в 10000 раз больше
Серое олово, α-Sn
Карбид кремния, SiC. Первыми электрическими устройствами из SiC были нелинейные элементы вентильных разрядников для защиты электроустановок от перенапряжений. Карбид кремния в разрядниках применяется в виде материала вилита — смеси SiC и связующего. Также на основе карбида кремния делают варисторы.Эти элементы должны были обладать высоким сопротивлением до тех пор пока напряжение на них не достигнет определенного порогового значения VT, после чего их сопротивление должно упасть до более низкого уровня и поддерживать этот уровень, пока приложенное напряжение падает ниже VT. Карбид кремния используется в качестве лицевого слоя композитной секции противопульного бронежилета
Гетероструктура
- Гетероструктура — термин в физике полупроводников, обозначающий выращенную на подложке слоистую структуру из различных полупроводников, в общем случае отличающихся шириной запрещённой зоны. Между двумя различными материалами формируется гетеропереход, на котором возможна повышенная концентрация носителей, и отсюда — формирование вырожденного двумерного электронного газа. В отличие от гомоструктур обладает большей гибкостью в конструировании нужного потенциального профиля зоны проводимости и валентной зоны. Для роста используют много методов, среди которых можно выделить два:
MOCVD.Первый метод позволяет выращивать гетероструктуры с высокой точностью (с точностью до атомного монослоя). Второй же не отличается такой точностью, но по сравнению с первым методом обладает более высокой скоростью роста.
За развитие полупроводниковых гетероструктур для высокоскоростной оптоэлектроники Жорес Алфёров и Герберт Крёмер,США, получили Нобелевскую премию в 2000 году.
Связанные понятия
300 К) полупроводниковых приборов. Удельная электрическая проводимость σ при 300 К составляет 10−4−10
10 Ом−1·см−1 и увеличивается с ростом температуры. Для полупроводниковых материалов характерна высокая чувствительность электрофизических свойств к внешним воздействиям (нагрев, облучение, деформации и т. п.), а также к содержанию структурных дефектов и примесей.
5⋅103 Вт·м−1·К−1 соответственно). Высокая подвижность носителей.
Баллистические транзисторы — собирательное название электронных устройств, где носители тока движутся без диссипации энергии и длина свободного пробега носителей намного больше размера канала транзистора. В теории эти транзисторы позволят создать высокочастотные (ТГц диапазон) интегральные схемы, поскольку быстродействие определяется временем пролёта между эмиттером и коллектором или, другими словами, расстоянием между контактами, делённым на скорость электронов. В баллистическом транзисторе скорость.
Магнитосопротивление (магниторезистивный эффект) — изменение электрического сопротивления материала в магнитном поле. Впервые эффект был обнаружен в 1856 Уильямом Томсоном. В общем случае можно говорить о любом изменении тока через образец при том же приложенном напряжении и изменении магнитного поля. Все вещества в той или иной мере обладают магнетосопротивлением. Для сверхпроводников, способных без сопротивления проводить электрический ток, существует критическое магнитное поле, которое разрушает.
Углеродная нанотрубка (сокр. УНТ) — это аллотропная модификация углерода, представляющая собой полую цилиндрическую структуру диаметром от десятых до нескольких десятков нанометров и длиной от одного микрометра до нескольких сантиметров (при этом существуют технологии, позволяющие сплетать их в нити неограниченной длины), состоящие из одной или нескольких свёрнутых в трубку графеновых плоскостей.
гетероструктура полупроводниковая
В состав полупроводниковых гетероструктур входят элементы II-VI групп (Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Si, Ge, P, As, Sb, S, Se, Te), соединения A III B V и их твердые растворы, а также соединения A II B VI . Из соединений типа A III B V наиболее часто используются арсенид и нитрид галлия GaAs и GaN, из твердых растворов — AlxGa1—xAs. Использование твердых растворов позволяет создавать гетероструктуры с непрерывным, а не скачкообразным изменением состава и непрерывным изменением ширины запрещенной зоны.
Для изготовления гетероструктур важно согласование (близость по величине) параметров кристаллической решетки двух контактирующих соединений (веществ). Если два слоя соединений с сильно различающимися постоянными решетки выращиваются один на другом, то при увеличении их толщины на границе раздела появляются большие деформации, и возникают дислокации несоответствия. В связи с этим для изготовления гетероструктур часто используют твердые растворы системы AlAs — GaAs, так как арсениды алюминия и галлия имеют почти одинаковые параметры решетки. В этом случае монокристаллы GaAs являются идеальной подложкой для роста гетероструктур. Другой естественной подложкой является фосфид индия InP, который применяется в комбинации с твердыми растворами GaAs — InAs, AlAs — AlSb и др.
- Гусев Александр Иванович, д.ф.-м.н.
- Ж. И. Алферов. Двойные гетероструктуры: концепции и применения в физике, электронике и технологии. УФН. 2002. Т.172. № 9. С.1072-1086 сс.
- А. И. Гусев. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. Изд. 2-е, исправленное и дополненное. Москва: Наука-Физматлит, 2007. 416 с.
Поперечное сечение полупроводниковой гетеронаноструктуры Si/GaP0.97N0.03/Si
Энциклопедический словарь нанотехнологий. — Роснано . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое «гетероструктура полупроводниковая» в других словарях:
гетероэпитаксия — Термин гетероэпитаксия Термин на английском heteroepitaxy Синонимы Аббревиатуры Связанные термины гетероструктура полупроводниковая, эпитаксия твердофазная, эпитаксия газофазная, эпитаксия жидкофазная, эпитаксия молекулярно лучевая, метод… … Энциклопедический словарь нанотехнологий
квантовая проволока — Термин квантовая проволока Термин на английском quantum wire Синонимы Аббревиатуры Связанные термины гетероструктура полупроводниковая, квантовая точка, квантовая яма, литография Определение Полупроводниковый материал нитеобразной формы, в… … Энциклопедический словарь нанотехнологий
квантовая яма — Термин квантовая яма Термин на английском quantum well Синонимы Аббревиатуры Связанные термины гетероструктура полупроводниковая, квантовая проволока, квантовая точка, эпитаксия молекулярно лучевая, метод Определение тонкий плоский слой… … Энциклопедический словарь нанотехнологий
квантовая точка — Термин квантовая точка Термин на английском quantum dot Синонимы nano dot Аббревиатуры КТ, QD, ND Связанные термины биосовместимые покрытия, квантовая проволока, квантовая яма, нанокристалл, нанофармакология Определение частица полупроводникового … Энциклопедический словарь нанотехнологий
полупроводник — Термин полупроводник Термин на английском semiconductor Синонимы Аббревиатуры Связанные термины акцептор, гетероструктура полупроводниковая, светодиод, диэлектрик, поверхностная реконструкция Определение материал, который по своей удельной… … Энциклопедический словарь нанотехнологий
светодиод — Термин светодиод Термин на английском light emitting diode Синонимы Аббревиатуры LED Связанные термины гетероструктура полупроводниковая, органический светодиод, полупроводник Определение полупроводниковый прибор, излучающий некогерентный свет… … Энциклопедический словарь нанотехнологий
эпитаксия — Термин эпитаксия Термин на английском epitaxy Синонимы Аббревиатуры Связанные термины гетероструктура полупроводниковая, гетероэпитаксия, гомоэпитаксия, подложка, эпитаксия твердофазная, эпитаксия газофазная, эпитаксия жидкофазная, эпитаксия… … Энциклопедический словарь нанотехнологий
граница раздела — Термин граница раздела Термин на английском interface Синонимы Аббревиатуры Связанные термины Определение поверхность касания двух зерен в компактных поликристаллических материалах или переходный слой между двумя материалами (веществами) в… … Энциклопедический словарь нанотехнологий
Полупроводниковые наногетероструктуры (квантовые точки и квантовые проволоки на основе двумерного электронного газа) — Статьигетероструктура полупроводниковаяквантовая проволокаквантовая точкаквантовая яматуннелирование (Источник: «Словарь основных нанотехнологических терминов РОСНАНО») … Энциклопедический словарь нанотехнологий
Слоистые магнитные материалы и сверхрешетки — Статьигетероструктура полупроводниковаягибридные материалыгигантское магнетосопротивлениемикроморфологиярасслаиваниетуннельное магнетосопротивление (Источник: «Словарь основных нанотехнологических терминов РОСНАНО») … Энциклопедический словарь нанотехнологий
ГЕТЕРОСТРУКТУРА ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ
В состав полупроводниковых гетероструктур входят элементы II-VI групп (Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Si, Ge, P, As, Sb, S, Se, Te), соединения A III B V и их твердые растворы, а также соединения A II B VI . Из соединений типа A III B V наиболее часто используются арсенид и нитрид галлия GaAs и GaN, из твердых растворов — AlxGa1—xAs. Использование твердых растворов позволяет создавать гетероструктуры с непрерывным, а не скачкообразным изменением состава и непрерывным изменением ширины запрещенной зоны.
Для изготовления гетероструктур важно согласование (близость по величине) параметров кристаллической решетки двух контактирующих соединений (веществ). Если два слоя соединений с сильно различающимися постоянными решетки выращиваются один на другом, то при увеличении их толщины на границе раздела появляются большие деформации, и возникают дислокации несоответствия. В связи с этим для изготовления гетероструктур часто используют твердые растворы системы AlAs — GaAs, так как арсениды алюминия и галлия имеют почти одинаковые параметры решетки. В этом случае монокристаллы GaAs являются идеальной подложкой для роста гетероструктур.Другой естественной подложкой является фосфид индия InP, который применяется в комбинации с твердыми растворами GaAs — InAs, AlAs — AlSb и др.
- Гусев Александр Иванович, д.ф.-м.н.
- Ж. И. Алферов. Двойные гетероструктуры: концепции и применения в физике, электронике и технологии. УФН. 2002. Т.172. № 9. С.1072-1086 сс.
- А. И. Гусев. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. Изд. 2-е, исправленное и дополненное. Москва: Наука-Физматлит, 2007. 416 с.
Поперечное сечение полупроводниковой гетеронаноструктуры Si/GaP0.97N0.03/Si