第三章異質(zhì)結構

第三章功函數(shù)：E0=E0-EF電子親和勢：EC躍遷至自由空間能級所需的能量，χE0-EC圖1.1p區(qū)的導帶底的能量還高，在外加電壓的作用下，電子注入到p區(qū)的導帶中p區(qū)的電子比N區(qū)的電子還多(常規(guī)情況下是NpN區(qū)的電子還多(N區(qū)的電子多，p區(qū)的空穴多)。以至于達到簡并化的程度，這就是超注入現(xiàn)象，示意圖如下。1.2pNNJN→pp

rJNJp

rD

DkTkTV—I異質(zhì)結界面兩邊的空間電荷層（或耗盡層中)，空間電荷的符號相反、異質(zhì)結界面兩邊的介電常數(shù)分別為ε1和ε2，且ε1ε2，界面處的電場E1E2，ε1E1ε2E2。 VapN區(qū)Np區(qū)的空穴所決定，伏安特性可表達為：JJPNJNAexpeVD2VA1AexpECeVD1VA1

eVD2 eVA2

A2expkTexp

當流入少子（為電子時）主要是擴散機理時，AexeDn1NexeexeA

p區(qū)的xpNxNDn1p區(qū)中的電子擴散長度；τn1為其壽命。1中，第一項在正向偏壓時起主要作用，第二項在反偏壓下起主V-I特性也都呈指數(shù)關系。 同型異質(zhì)結中，多數(shù)載流子起主要作用，通常在寬帶隙一側(cè)的施主（nN結 V-I J

eVa2

kTexp

1kTee若考慮到外加電壓的壓降主要出現(xiàn)在窄帶隙區(qū)，Va1Va20J

nn+、pp+n型半導體材料的帶隙寬度為Eg，對應的吸收邊為λg，吸收系數(shù)為α。試ab，有光照，λ>λg；c，有光照，λ=λg；d，有光照,λ<λg3.1.當光照波長滿足λ>λg時，由于窗口效應，入射光子能夠暢通無阻地穿過半3.2。當光照波長滿足λ=λg時，足夠強的光照會使雜質(zhì)能級和價帶中電子躍遷至EFnEFP3.3。光照波長滿足λ<λg時,光子能量被半導體吸收，使電子從價帶躍遷到導帶，3.4所示，吸收系數(shù)為αI

時，I 1α1α1α1αx

.試計算出P-Al0.3Ga0.7As/n-GaAs/N-Al0.3Ga0.7As雙異質(zhì)結的ΔEc、ΔEv，并PAl0.3Ga0.7AsN-Al0.3Ga0.7Asn-GaAs/導體具有相同的摻雜組分而gEx1.424 0x gg 0.45x g -Al0.3Ga0.7As N-Eg1Eg3Eg0.31.4241.2470.31.798n-GaAs：Eg2GaAs/AlxGa1-xAs異質(zhì)結，0xo.45

0.85，

0.15由于Eg1Eg1Eg20.374eVEg2Eg3Eg20.374eV可得EC1EC20.3179eVEV1EV2能帶圖如下（P-Al0.3Ga0.7AsN-Al0.3Ga0.7As具有相同的電子親和勢4.1圖2.2EF1EF2EF1EF2EF3EF2P-n能帶彎曲量大n-N能帶彎曲量，但具有相同的EC和EVPnNn-NNGaN和AlN的電子親和勢分布為3.4eV和2.05eV,它們的禁帶寬度分別為3.4eV6.1eV,AlxGa1xNx線性地變化，試根據(jù)安德遜模型求出n-GaN/N-Al0.2Ga0.8N異質(zhì)結的ΔEc和ΔEv，并畫出能解：根據(jù)題目條件，AlxGa1-xNx線性的變化，AlxGa1-xN5.1xAlxGa1-xNEg5.2：圖5.1x圖5.2x可求得，Al0.2Ga0.8N的電子親和勢為χ23.13eVEg2GaN的電子親和勢為χ13.4eVEg1n-GaN/N-Al0.2Ga0.8N兩種材料的根 Anderson模型，可得到

EVEV1EV25.35.4在ΔΕC和ΔΕV垂直交界面上的漸變過程可用雙曲正切函數(shù)描述：EC xx0

圖6.1圖6.2比較同質(zhì)結、異型異質(zhì)結和同型異質(zhì)結的伏‐安特性，這些特性在電子器件和光子器件中有何作用？ eV JJ0

eD

eD

eDn

eDnJ0

pn0

n

pLP

nLn

正向偏置，當V3kTe時，電流上升率為常數(shù)；反向偏置時，電流密度在JJ

eVD2

eVa2

eVa1P

N

expkT

kT 外加正電壓Va在結兩邊的壓降分別為Va1和Va2，流入少子的擴散機理，AexeDn1NV-IJ

eVD2

eVa2

kTexpkT

kT 1kTee若考慮到外加電壓的壓降主要出現(xiàn)在窄帶隙區(qū)，Va1Va20J

V-I關系示