11 Полупроводниковые соединения А3В5

Гомопереход — контакт двух областей с разными типами проводимости (или концентрациями легирующей примеси) в одном и том же кристалле полупроводника. Различают переходы типа p—n или n—p, в которых одна из двух контактирующих областей легирована донорами, другая — акцепторами, (n⁺—n)-переходы (обе области легированы донорной примесью, но в разной степени; знак + означает большую степень легирования) и (p⁺—p)-переходы (обе области легированы акцепторной примесью).
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:
• Молекулярно-лучевая эпитаксия, Молекулярно-пучковая эпитаксия (МПЭ) или молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ) — эпитаксиальный рост в условиях сверхвысокого вакуума. Позволяет выращивать гетероструктуры заданной толщины с моноатомно гладкими гетерограницами и с заданным профилем легирования. В установках МПЭ имеется возможность исследовать качество плёнок «in situ» (то есть прямо в ростовой камере во время роста). Для процесса эпитаксии необходимы специальные хорошо очищенные подложки с атомарногладкой поверхностью. Технология молекулярно-пучковой эпитаксии была создана в конце 1960-х годов Дж. Р. Артуром (J. R. Arthur) и Альфредом Чо (Alfred Y. Cho).
• MOCVD. Химическое осаждение из газовой фазы с использованием металлорганических соединений (анг. Metalorganic chemical vapour deposition) — метод получения материалов, в том числе эпитаксиального роста полупроводников, путём термического разложения (пиролиза) металлорганических соединений, содержащих необходимые химические элементы. Например, арсенид галлия выращивают при использовании триметилгаллия ((CH₃)₃Ga) и трифенилмышьяка (C₆H₅)₃As). Сам термин предложен основоположником метода Гарольдом Манасевитом в 1968 году.^[1] В отличие от молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ, также используется термин "молекулярно-пучковая эпитаксия", МПЭ) рост осуществляется не в высоком вакууме, а из парогазовой смеси пониженного давления (от 2 до 100 кПа).
Первый метод позволяет выращивать гетероструктуры с прецизионной точностью (с точностью до атомного монослоя^[1]). 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 Алферов получил Нобелевскую премию в 2000 году.
В рамках развития нанотехнологий в России ведётся активное развитие производств, связанных с гетероструктурами, а именно производство солнечных батарей и светодиодов.