Lesson 9 半导体异质结构01.pdfVIP

第9章半导体异质结构 半导体异质结 由两种不同的半导体单晶材料组成的结，称为异质结。 • 1951年提出异质结的概念，并进行了一定的理论分析，但由于 工艺技术的困难，一直没有实际制成异质结； • 1957年克罗默指出由导电类型相反的两种不同的半导体单晶材 料制成的异质结，比同质结具有更高的注入效率之后，异质站的 研究才受到比较广泛地重视。 • 1960利用汽相外延生长技术，第一次制造成功异质结； • 1969年发表了第一次制成异质结莱塞二极管的报告。 • 此后半导体异质结在微电子学与微电子工程技术方面的应用日益 广泛。 异质结的分类 异质结由两种不同的单晶材料形成，根据这两种半 导体单晶材料的导电类型，异质结可分为：反型异质 结和同型异质结。 • 反型异质结：由导电类型相反的两种不同的半导体单 晶材料所形成的异质结。 如p型Ge与n型GaAs形成反型异质结，记为p- nGe-GaAs，或(p)Ge-(n)GaAs； 如果异质结由n型Ge和p型GaAs组成，记为n- pGe-GaAs或(n)Ge-(p)GaAs. 异质结的分类 •  同型异质结：由导电类型相同的两种不同的半导体单晶材 料所形成的异质结。 如n型Ge与n型GaAs形成的结为同型异质结，记为n- nGe-GaAs，或(n)Ge-(n)GaAs； 如果由p型Ge和p型GaAs组成，记为p-pGe-GaAs或 (p)Ge-(p)GaAs. 一般把禁带宽度小的半导体材料写在前面。 突变反形异质结的能带图 异质结的能带图取决于形成异质结的两种半导体的电子亲和能 ，禁带 宽度和功函数。其中功函数是随杂质浓度的不同而变化(?)。 不考虑界面态的影响 ，突变反形异质结的能带图 。若从一种半导体材 料向另一种的过渡只发生于几个原子距离范围内 ，则称突变异质结.发 生于几个扩散长度范围内 ，则称缓变异质结 。 尖峰 1 X 1 W Ec 2 Δ X 2 W P 禁带宽 n v 度小 禁带宽度大 E Δ 凹口 形成pn结之前、后的平衡能带图 突变反形异质结的能带图 当两块导电类型相反的半导体材料紧密接触形成异质结时， 由于n型半导体的费米能级位置较高，电子将从n型半导体流向p 型半导体，同时空穴在与电子相反的方向流动，直至两块半导体 的费米能级相等时为止。这时两块半导体有统一的费米能级，即 E