Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Типы полупроводниковых сверхрешеток

Сверхрешетки

Сверхрешетка – это периодическая структура, состоящая из двух и более материалов. Как правило, толщина одного слоя составляет несколько нанометров. Сверхрешетки были обнаружены в начале 20 века при исследовании рентгеновских дифракционных картин.

В физике полупроводников под термином сверхрешётка принято понимать твердотельную структуру, в которой помимо периодического потенциала кристаллической решётки имеется дополнительный потенциал, период которого существенно превышает постоянную решётки.

Различают следующие виды сверхрешёток:

Композиционные сверхрешётки — эпитаксиально выращенные периодически чередующиеся тонкие слои полупроводников с различной шириной запрещённой зоны.

Легированные сверхрешётки — периодический потенциал образуется путём чередования ультратонких слоёв n- и p-типов полупроводника, которые отделяются друг от друга нелегированными слоями.

Спиновые сверхрешётки — образованные периодическим чередованием слоёв одного и того же полупроводника. Одни слои легируются немагнитными примесями, а другие — магнитными. Без магнитного поля энергетическая щель во всей сверхрешётке постоянна, периодический потенциал возникает при наложении магнитного поля.

Сверхрешётки, сформированные в двумерном электронном слое (например в системе МДП:металл-диэлектрик-полупроводник) путём периодической модуляции плоскости поверхностного заряда.

Сверхрешётки, потенциал в которых создаётся периодической деформацией образца в поле мощной ультразвуковой или стоячей световой волны.

Наряду со сверхрешётками из полупроводников, существуют также магнитные сверхрешётки и сегнетоэлектрические сверхрешётки. Первооткрывателями твердотельных сверхрешёток являются Тсу и Эсаки.

Механические свойства сверхрешеток:

Дж.С. Коехлером было теоретически предсказано, что при использовании чередующихся (нано-) слоев материалов с высокими и низкими константами упругости, механическое сопротивление материала к сдвигу (срезанию) улучшается до 100 раз, а поскольку источник дислокаций Франка-Рида не может больше работать ни в одном из нанослоев.

Увеличение механической прочности материалов со структурой сверхрешетки с тех пор была подтверждена многочисленными экспериментами.

Свойства полупроводниковых сверхрешеток

Если сверхрешетка составлена из двух полупроводниковых материалов с различной шириной запрещенной зоны, каждая квантовая яма устанавливают новый набор правил, влияющих на условия прохождения зарядов через всю структуру. Два различных материала полупроводника поочередно осаждаются, формируя периодическую структуру в направлении роста. С момента первой работы Лео Эсэки и Рафаэля Тсу, посвященнойо синтетическим искусственным сверхрешеткам (1970 год), был достигнут большой прогресс в физике таких слоистых полупроводников, теперь называемых квантовыми структурами. Концепция квантового конфайнмента (ограничения) привела к наблюдению за квантово-размерными эффектами в изолированных квантовых ямах.

Квантовый конфайнмент наблюдается также и в сверхрешетках.

Типы полупроводниковых сверхрешеток

Зонные структуры полупроводниковых сверхрешеток делятся на три различных типа, названные типом I, типом II и типом III.

В I типе гетероструктуры основание зоны проводимости и вершина валентной зоны формируются в том же самом слое полупроводника.

Во II типе зона проводимости и валентная зона расположены в шахматном порядке, так, чтобы электроны и дырки были заключены в различных слоях.

Сверхрешетка типа III включает в себя полуметаллический материал, например - сверхрешетка HgTe/CdTe. Хотя основание зоны проводимости и вершина валентной зоны сформированы в том же самом слое полупроводника в сверхрешетке Типа III, которая подобна сверхрешетке Типа I, ширина запрещенной зоны сверхрешетки Типа III может корректироваться от полупроводника до нулевой ширины запрещенной зоны и к полуметаллу с отрицательной шириной запрещенной зоны.

Также существует класс квазипериодических сверхрешеток, названных в честь Фибоначчи. Сверхрешетка Фибоначчи может быть рассмотрена как одномерный квазикристалл, где или электронный переход или локальная энергия берут две длительности в последовательности Фибоначчи.

 

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.