Yarimo'tkazgichli super panjaralar. Kompozit va qo'shimchali super panjaralar

Yarimo'tkazgichli super panjaralar. Kompozit va qo'shimchali super panjaralar
Super panjara - bir yo'nalishda almashinadigan yarim o'tkazgichlarning yupqa qatlamlaridan tashkil topgan davriy tuzilma . Super panjara davri kristall panjara konstantasidan ancha katta, lekin elektronlarning oʻrtacha erkin yoʻlidan kamroq. Bunday struktura kristall panjaraning davriy potentsialiga qo'shimcha ravishda yarimo'tkazgichlarning o'zgaruvchan qatlamlari hisobiga qo'shimcha potentsialga ega bo'lib, u super panjara potentsiali deb ataladi . Superlattik potentsialning mavjudligi dastlabki yarim o'tkazgichlarning tarmoqli energiya strukturasini sezilarli darajada o'zgartiradi. Yarimo'tkazgichli super panjaralar maxsus jismoniy xususiyatlarga ega, ularning asosiylari quyidagilardir:
• energiya spektrining dastlabki yarimo'tkazgichlari bilan solishtirganda sezilarli o'zgarish;
• ko'p sonli energiya zonalarining mavjudligi;
• juda kuchli anizotropiya (ikki o'lchovlilik);
• elektron-teshik rekombinatsiyasini bostirish;
• super panjaradagi elektronlar va teshiklarning kontsentratsiyasi o'zgaruvchan miqdor bo'lib, doping bilan aniqlanmaydi;
• guruh tuzilmasini qayta qurish uchun keng imkoniyatlar.
Yarimo'tkazgichli super panjaralarning barcha bu xususiyatlari ushbu sun'iy tuzilmalarni yarim o'tkazgichning yangi turi sifatida ko'rib chiqishga imkon beradi.
Davriy potentsialni yaratish usuliga ko'ra, super panjaralar bir necha turga bo'linadi. Eng keng tarqalganlari kompozitsion va qo'shimchali super panjaralardir.
Kompozit super panjaralar - o'xshash panjara konstantalariga ega bo'lgan turli tarkibdagi yarimo'tkazgichlarning epitaksial ravishda o'stirilgan muqobil qatlamlari. Tarixiy jihatdan dastlabki super panjaralar GaAs yarimo'tkazgichlar tizimi uchun olingan - manba]1_[sA_x1-GaxlA Shu bilan birga , Al super panjara potentsialining etarli amplitudasini yaratishga qodir.

Yarimo'tkazgichlarning energiya tasmasi joylashishiga ko'ra, kompozit super panjaralar bir necha turlarga bo'linadi. Yarimo'tkazgich super panjarasi G aAs - A l _x Ga _1- x A s I turdagi super panjaralarga tegishli bo'lib, ularda o'tkazuvchanlik zonasining minimali E _c 1 va valentlik zonasining maksimali E _v 1 bo'ladi. bir yarimo'tkazgichning energiya jihatidan ikkinchisining energiya bo'shlig'ida joylashgan (2.1-rasm, a). Ushbu turdagi super panjaralarda birinchi yarimo'tkazgichdagi tok tashuvchilar uchun kvant quduqlarining davriy tizimi paydo bo'ladi, ular ikkinchi yarim o'tkazgichda yaratilgan potentsial to'siqlar bilan bir-biridan ajralib turadi. Elektronlar uchun DE _S kvant quduqlarining chuqurligi ikkita yarim o'tkazgichning o'tkazuvchanlik zonalarining minimallari o'rtasidagi farq bilan, teshiklar uchun kvant quduqlarining chuqurligi esa DE _v valentlik zonasining maksimallari orasidagi farq bilan aniqlanadi (2-rasm). 2.1, a).
II turdagi kompozit super panjaralarda (2.1,b-rasm) bitta yarimo'tkazgichning o'tkazuvchanlik zonasining minimali ikkinchisining energiya bo'shlig'ida, ikkinchisining valentlik zonasining maksimali esa - energiya bo'shlig'ida joylashgan. pog'onali tarmoqli naqshli birinchi turdagi II kompozit super panjaralar [1]). Ushbu turdagi super panjaraning energiya diagrammasi rasmda ko'rsatilgan. 2.1b o'ngda. Ushbu super panjaralarda o'tkazuvchanlik va valentlik zonalari qirralarining modulyatsiyasi bir xil belgiga ega. Bunday energetik tuzilishga ega super panjara misoli In _x Ga _1- x As – GaSb _1- y As _{y sistemasidir.}. Bu turga, shuningdek, bir yarimo'tkazgichning o'tkazuvchanlik zonasining minimal energiyasi boshqasining valentlik zonasining maksimalidan pastroq bo'lgan kompozitsion super panjaralar kiradi (bir- birining ustiga chiqmaydigan tarmoqli bo'shliqli II turdagi kompozit super panjaralar). Bunday super panjara misoli InAs – GaSb tizimidir .
Doplangan super panjaralarda davriy potentsial bir xil yarimo'tkazgichning n- va p -tiplari qatlamlarining o'zgarishi natijasida hosil bo'ladi . Ushbu qatlamlarni bir-biridan qo'shilmagan qatlamlar bilan ajratish mumkin. Bunday yarimo'tkazgichli super panjaralar ko'pincha nipi kristallari deb ataladi . GaAs ko'pincha doplangan superlattices yaratish uchun ishlatiladi . Nipi- kristallardagi qatlamlar ketma-ketligining joylashuvi rasmda ko'rsatilgan. 2.2. Xuddi shu rasmda o'ng tomonda ushbu super panjaraning tarmoqli diagrammasining koordinata bog'liqligi ko'rsatilgan.

Doplangan super panjaralardagi super panjara potentsiali faqat fazoviy zaryad taqsimoti orqali hosil bo'ladi. Bu doplangan qatlamlarda ionlangan aralashmalarning potentsialiga bog'liq. Doplangan super panjaralardagi barcha donor markazlari musbat zaryadlangan va barcha qabul qiluvchi markazlar manfiy zaryadlangan. Doplangan super panjaralardagi fazoviy zaryad potentsiali dastlabki material zonalarining chekkalarini shunday modulyatsiya qiladiki, elektronlar va teshiklar fazoviy ravishda ajratiladi. Doping darajasini va qatlam qalinligini to'g'ri tanlash orqali bu ajratish deyarli to'liq amalga oshirilishi mumkin.
Doplangan super panjaralarning muhim xususiyati shundaki, elektronlar va teshiklarning to'lqin funksiyalarining ekstremal qismi super panjara davrining yarmiga bir-biriga nisbatan siljiydi. Superlattice parametrlarini tanlab, bu qoplama juda kichik bo'lishi mumkin, bu esa joriy tashuvchilarning juda uzoq rekombinatsiya muddatiga olib keladi. Ushbu holat ushbu super panjaralardagi oqim tashuvchilarning kontsentratsiyasini o'zgartirishni osonlashtiradi [3].
Doplangan super panjaraning samarali tarmoqli bo'shlig'i  eng past o'tkazuvchanlik pastki bandi va eng yuqori valentlik pastki bandi orasidagi energiya masofasi bilan aniqlanadi. Doping darajalari va qatlam qalinligini tegishli tanlash orqali bu parametrga noldan E_g manba materiali zonasining kengligigacha bo'lgan har qanday qiymat berilishi mumkin.
Kompozit va qo'shimchali super panjaralarga qo'shimcha ravishda , modulyatsiya potentsialini yaratish usuli bilan farq qiladigan ushbu materiallarning boshqa turlari ham mumkin . Spin super panjaralarida [3] boshlang'ich yarimo'tkazgich materiali magnit aralashmalar bilan qo'shiladi. Bunday super panjaralardagi davriy potentsial tashqi magnit maydon qo'llanilganda ko'tariladi. Yuqori panjara potentsialini kuchli ultratovush to'lqini yoki doimiy yorug'lik to'lqini sohasida namunaning davriy deformatsiyasi orqali ham yaratish mumkin.