半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)

1、ZnO摻雜波段圖，第三章半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)，在pn結(jié)的兩側(cè)采用相同材料，由被稱為同質(zhì)結(jié)的兩種不同的半導(dǎo)體單晶材料構(gòu)成的結(jié)為異質(zhì)結(jié)，n和p是寬帶半導(dǎo)體，n和p是窄帶半導(dǎo)體p型GaAs和p型AlGaAs，同型異質(zhì)結(jié)p型GaAs和n型alga 3.1異質(zhì)結(jié)及其能帶圖用一些iii-v族化合物和一些ii-vi族化合物的禁帶寬度和晶格常數(shù)、異質(zhì)結(jié)的形成、三元合金的禁帶寬度和晶格常數(shù)、三元或四元化合物半導(dǎo)體形成晶格匹配非常完美的異質(zhì)結(jié)。 晶格失配的定義，a1和a2分別是兩種材料的晶格常數(shù)(a2a1)，a為平均值，晶格匹配越好，界面能級(jí)密度越低，異質(zhì)結(jié)的形成條件滿足禁帶寬度的要求，晶格失配選擇小的材料，晶格失配形成

2、位錯(cuò)缺陷，每單位面積的懸掛鍵數(shù)， 異質(zhì)結(jié)的能帶圖案，(a )異質(zhì)結(jié)形成前的平衡帶圖案(b )形成后的平衡帶圖案特征：界面發(fā)生能帶彎曲，傳導(dǎo)帶和價(jià)帶發(fā)生不連續(xù)，異質(zhì)結(jié)耗盡層寬度的計(jì)算，條件：熱平衡下， 界面兩端費(fèi)米能級(jí)相同的帶寬Eg和電子親和力都不是雜質(zhì)濃度的函數(shù)(非簡并)導(dǎo)帶端的不連續(xù)和價(jià)帶端的不連續(xù)不受雜質(zhì)濃度影響的能帶的彎曲量VD (擴(kuò)散電位)是兩個(gè)半導(dǎo)體功函數(shù)的差，NA是p型半導(dǎo)體的受主濃度，ND是n型半導(dǎo)體的n和p分別是n型和p型半導(dǎo)體的相對介電常數(shù)。若施加偏置電壓，則將VD置換為(VD-V )，內(nèi)置電位的大部分落入雜質(zhì)濃度低的一側(cè)，其耗盡層寬度也寬，同質(zhì)結(jié)的勢壘高度VD的計(jì)算、耗盡層

3、寬度根據(jù)結(jié)電壓的變化而變化，微分電容C=dQ/dV， (1/C2 )和v處于線性關(guān)系，可以根據(jù)直線的電壓軸上的切片求出勢壘高度VD，考慮到界面狀態(tài)時(shí)的帶圖(a)p-n異質(zhì)結(jié)(b)n-p異質(zhì)結(jié)、(c)p-p異質(zhì)結(jié)(d)n-n異質(zhì)結(jié)、漸變異質(zhì)結(jié)的半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的電流電壓關(guān)系比同質(zhì)結(jié)復(fù)雜，突變異質(zhì)結(jié)的電壓-電流特性和注入特性、(a )負(fù)反向勢壘(b )正反向勢壘、負(fù)反向勢壘的電壓-電流特性p型半導(dǎo)體中的少數(shù)載流子的濃度n10 n型半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子的濃度n20、正向偏壓施加時(shí)， p型半導(dǎo)體勢壘區(qū)域邊界處的少子濃度、電子電流密度，Ln1為電子擴(kuò)散長度，Dn1為電子擴(kuò)散系數(shù)，n型半導(dǎo)體中的少數(shù)載流子的濃

4、度p20，施加正向電壓時(shí)，空穴的電流密度，Lp2為空穴擴(kuò)散長度Dp2為空穴擴(kuò)散系數(shù)，總電流，注入比：為對pn結(jié)施加正向電壓時(shí)， n區(qū)域注入p區(qū)域的電子流和p區(qū)域注入n區(qū)域的空穴流之比、同質(zhì)結(jié)注入比、同質(zhì)結(jié)注入比決定的是摻雜濃度、異質(zhì)結(jié)注入比：由于帶斷續(xù)地存在，從左向右的空穴注入不僅克服勢壘，而且為了克服追加的臺(tái)階，空穴流：從右向左的電子注入異質(zhì)結(jié)為漸變時(shí)，正反勢壘異質(zhì)結(jié)的伏安特性、勢阱的電子向右輸送，克服高度Ec-qVD1的勢壘的右n型區(qū)域?qū)У碾娮颖仨毾蜃筝斔停瑧?yīng)克服的勢壘的高度為qVD2， 因?yàn)樽罂昭ㄍㄟ^異質(zhì)結(jié)而跨越的勢壘高，qVD1 qVD2-Ev這種異質(zhì)結(jié)幾乎不存在整流特性，考慮到界面

5、狀態(tài)的影響，載流子通過界面狀態(tài)復(fù)合，復(fù)合電流表示Ein為界面狀態(tài)的能級(jí)深度，v表示施加電壓， 異質(zhì)結(jié)的超注入現(xiàn)象：是通過異質(zhì)結(jié)從寬帶半導(dǎo)體注入到窄帶半導(dǎo)體的少數(shù)載流子濃度超過寬帶半導(dǎo)體的多數(shù)載流子濃度，施加了正向電壓的p-GaAs-N-AlxGal-xAs異質(zhì)結(jié)，在施加到異質(zhì)結(jié)的正向電壓足夠大的情況下，p區(qū)域的電子因?yàn)閜區(qū)域的導(dǎo)帶底比n區(qū)域的導(dǎo)帶底更接近費(fèi)米能級(jí)，所以p區(qū)域的導(dǎo)帶的電子濃度比n區(qū)域高，p區(qū)域和n區(qū)域的電子濃度Ec1和Ec2分別為p區(qū)域和n區(qū)域的導(dǎo)帶底能量值，Nc1和Nc2分別為2種半導(dǎo)體導(dǎo)帶底的有效狀態(tài)密度，Nc1Nc2為Ec2 實(shí)現(xiàn)激光器所要求的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)條件3.3量子阱和二

6、維電子氣，量子阱：在量子力學(xué)中，對電子的運(yùn)動(dòng)施加某種制約，能量化能量的勢能場，二維電子氣(2DEG ) :一般來說，可以在兩個(gè)方向上自由運(yùn)動(dòng)，但在三個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)受到限制的電子群。圖3.11半導(dǎo)體量子阱的示意圖，對于無限深方阱中的粒子，假定阱的寬度為Lz，解雪定中傷方程式，波函數(shù)的解在z方向上，滿足邊界條件的波函數(shù)(z=0及z=Lz，恒定為零)的能量Ez被量化，z方向的有效質(zhì)量n為能量固有值與量子數(shù)n的平方成比例，分別是與和平和z方向垂直的有效質(zhì)量、圖3.12量子阱中的電子能量、圖3.13三角形勢阱的模式圖、MOS結(jié)構(gòu)逆型層、金屬一半導(dǎo)體接觸、異質(zhì)結(jié)界面、二維電子氣的狀態(tài)密度， 狀態(tài)密度：在單位

7、能量間隔內(nèi)允許存在狀態(tài)數(shù)為三維的情況下，為了從狀態(tài)密度和能量處于拋物線關(guān)系的k空間求出能量空間的狀態(tài)密度，二維電子氣僅將三維求解中的體積變換為二維的面積，將勢阱平面的x、y方向的長度分別設(shè)為Lx和Ly， 對于各狀態(tài)所占的面積，k空間的等能量曲線為圓，相對于圓環(huán)狀的面積的狀態(tài)數(shù)相等，單位實(shí)際空間中的對應(yīng)的狀態(tài)數(shù)，與逆空間中的面積元2DEG中的電子的狀態(tài)密度和能量的關(guān)系，3.4多量子阱和超晶格，(a) (b) (c )半導(dǎo)體量子阱多量子阱超晶格， a層厚度dA遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于b層的厚度dB，勢壘層的厚度dB為了保證一個(gè)阱層的電子不能穿過勢壘層進(jìn)入另外一個(gè)阱層，需要足夠大，超晶格中的電子的運(yùn)動(dòng)不僅受到材料晶

8、格周期電勢的影響，同時(shí)， 受到沿薄層生長方向z擴(kuò)展的人工附加周期勢場的影響，周期、多量子阱和超晶格中的電子的波函數(shù)，由于兩種構(gòu)成材料的禁帶寬度不同，當(dāng)窄的禁帶材料的厚度小于電子的去除波長時(shí)，該材料成為載流子的阱，量子阱效應(yīng)，一、 量子阱效應(yīng)：量子阱中的電子的能級(jí)間距在夾在與阱寬度的平方成反比的寬禁帶材料之間的由窄禁帶材料的薄層構(gòu)成的量子阱中，薄層狹窄到足以量化電子狀態(tài)的程度， 當(dāng)入射電子的能量與中間量子阱的離散能量水平一致時(shí)，諧振隧道效應(yīng)3360的隧道概率接近1，當(dāng)能量不一致時(shí)，諧振隧道效應(yīng)：的隧道概率幾乎為零三，聲子約束效應(yīng)3360的量子約束與位于量子阱或超晶格中的聲子狀態(tài)也類似于電子狀態(tài)微帶效應(yīng)：超晶格中各量子阱問題的勢壘薄，各量子阱中的束縛能級(jí)相互結(jié)合，形成微帶，藍(lán)色I(xiàn)nGaN/GaN多層量子阱LED結(jié)構(gòu)， 5 -周期0.3 ga0.7n/gan SLS (2.5nm/4.0 nm ) gan緩沖器層： 30 nm，透明電子，n電子，n-type gan : si Substrate Sapphire or Si，p-type al 0.1ga 0.9 n : mg 100n m3- 4m，活動(dòng)層，ZnMgO/ZnO多層量子阱LED結(jié)構(gòu)為周期波長u= (L1-L2 )/2(