Энергетические зонные диаграммы гетеропереходов

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЗОННЫЕ ДИАГРАММЫ ГЕТЕРОПЕРЕХОДОВ [c.226]

В 3 ВЫВОДЯТСЯ выражения, описывающие гетеропереход в модели Андерсона, и они иллюстрируются на примере гетеропереходов р — N, п — Р, р Р и ti — N. Влияние градиента состава иа энергетическую зонную диаграмму рассматривается в 4. Выражения, описывающие поведение вольт-емкостных и вольт-амперных характеристик, выводятся в 5. Одним из наиболее важных свойств гетеропереходов является ограничение для носителей тока, создаваемое более широкозонным полупроводником. В 6 рассматриваются потенциальные барьеры, создающие ограничение для электронов и дырок, а также токи утечки через них. Экспериментальные результаты представлены в гл, 7. [c.220]

Энергетические зонные диаграммы п — Р-гетеропереходов строятся так же, как и диаграммы р — Л -гетеропереходов. Строя для п — / -структуры диаграмму, подобную приведенной на рнс. 4.3.1, ао с F вблизи Ес, н Fi вблизи Е , получаем выражение для контактной разности потенциалов [c.256]

Для обычно встречающихся концентраций примесей значение Уо находится вблизи нуля. Энергетическая зонная диаграмма определяется при этом выражениями, аналогичными выражениям для случая и —/ -гетероперехода. В формулах (4.3.119) и [c.261]

КОМ мало, чтобы оно было заметно в том масштабе, который используется на рисунке. Завнснмость вида энергетической зонной диаграммы от приложенного смещения показана на рис.- 4.4Дб, б, для которых / = 25 А н прямое смещение равно 1,0 и 1,5 В соответственно. Когда на плавный гетеропереход подается прямое смещение, барьеры, аналогичные тем, которые существуют в резком гетеропереходе, разрушаются. В этом случае барьер [c.269]

Рис. 7.5.5. Схематическое изображение асимметричного ДГС-РО-лазера. а — запрещенная зона б — показатель преломления в — энергетическая зон-ная диаграмма гетеропереходов г — распределение интенсивности излучения. [c.235]

Рис. 7.5.1. Схематическое изображение энергетической зонной диаграммы гетеропереходов. а — структура Ы рРу, область, занятая электронами, которые дают вклад в ток утечки возникающий вследствие неполного ограничения для носителей, обозначена штриховкой б — структура ЫхрРуРх, току утечки препятствует Р — Рл-гетеропереход.

В этой главе мьг изложили основы теории и привели расчетные данные по волноводному распространению излучения в плоских диэдектрнческих волноводах. Сначала мы ввели уравнения Максвелла и, исходя нз этих фундаментальных уравнений, получили формулы для конкретных случаев. Уравнения Максвелла используются также при исследовании взаимодействия свободных носителей с электромагнитным излучением (гл. 3) и при построении энергетических зонных диаграмм гетеропереходов ( гл. 4). [c.128]

Для построения энергетических зонных диаграмм гетеропереходов необходимо знать зонные структуры образующих их полупроводников. Для тройных или четверных полупроводниковых твердых растворов необходимо также знать зависимость нх зонной структуры от состава. В следующем параграфе мы вначале определим параметры, необходимые для описания GaAs и AIAs, а затем установим зависимость этих параметров от состава X для AUGai ,As. [c.219]

В ЭТОМ параграфе, посвященном построению энергетических зонных диаграмм гетеропереходов, рассматриваются только параболические плотности состояний, определяемые выражениями (3.4.1) и (3.4.2). Однако для сравнения теоретических и экспериментальных результатов было бы необходимо рассмотреть зависимость величин д —Ес — Ео, рс(Е-Ес) и рр( г — Е) от концентрации, а также сужение запрещенной зоны, описываемое формулой (3.7.2), при высоких концентрациях носителей. Рассмотрение этих концентрационных зависимостей не включено в последующий аиалн так как основные характерные свойства энергетических зонных диаграмм могут быть проиллюстрированы и без привлечения этих дополнительных усложнений Параболическая плотность состояний в GaAs представлена на рис. 4.3.4, а, а значения эффективных масс даны в табл. 4.2.1. Плотности состояний в AUGai-jAs для х = [c.233]

Численный пример показывает, какая информация требуется для построения энергетической зонной диаграммы гетероперехода. Необходимые для расчета контактной разности потенциалов величины приведены в табл. 4.3.3. Уровни Ферми в выражении для Ко вычисляются по значениям р ш N способом, описанным выше. Если для частного случая заданы концентрации р н N, то легко находятся значения н в то время как концентрациям Кл я N0 с обеих р- и Д/-сторои гетероперехода в соответствии с величинами Еа — и Ес — Ев должны быть приписаны такие значения, чтобы выполнялось условие электронейтральности в области нейтральных полупроводников. Если, наоборот, для обеих р- и Л -сторои указаны значения Мл и N0, то для нахождения р, Ы, Р и Р должны быть известны [c.252]

Удобным методом построения энергетических зонных диаграмм гетеропереходов является разделение выражений, описывающих зависимость положения краев зоны проводимости и валентной зоны от пространственной координаты х, на две части. Тогда энергетическая зоиная диаграмма получается при сложении этих двух частей. Одна часть Es связана с отличием контактной разности потенциалов от приложенного смещения, а другая обусловлена различием запрещенных зон и обозначается через АЕс и АЕ . Зависимость положения края валентной зоиы от пространственной координаты х может быть представлена в виде [c.265]

Рис, 4.4.1. Метод суперпозиции для построения изображенной на рнс. 4.3.11 энергетической зонной диаграммы GaAs — Al Gai-x As р — Л -гетероперехода. а — гомопереходная часть энергетической зонной диаграммы б —добавление — t Ev (а ) к Ejj (л ) и E х) к Ес (х) для получения энергетической зонной диаграммы гетероперехода. [c.266]

В этой главе приведены выражения, описывающие энергетическую зонную диаграмму гетероперехода, и рассмотрено поведение гетероперехода при приложении внешнего напряжения смещения. Хотя еще неясно, насколько хорошо аидерсоновская модель резкого гетероперехода описывает реальный гетеропереход она предсказывает его ограничивающие и инжекционные свойства, существенные для работы гетеролазеров. Уникальным свойством гетеропереходов является возможность работы в режиме так называемой суперинжекций, при котором концентрация основных носителей в широкозонном эмиттере меньше, чем коицентрации инжектированных носителей в активном слое. [c.290]

Это уравнение показывает, что для получения больших значений Vd желательно, чтобы Fi — Е было мало, а это означает высокую концентрацию дырок в слое Р — Gao,5iIno,49P- Для увеличения Р — Ещ) требуется низкая концентрация дырок в слое GaAs. Для того чтобы определить в наших примерах положение уровня Ферми, были взяты следующие значения эффективных масс носителей в Gao,5iIno,49P тПп — ОД шо н Шр = 0,60 то. Выражения, необходимые для расчета энергетической зонной диаграммы, были взяты из 3 гл. 4 в части, касающейся изо-типных гетеропереходов. [c.36]

Рассмотрение свойств оптического и электронного ограничений гетеропереходов показывает, что использование этих свойств можно развивать дальше, применяя многослойные структуры. - На рис. 7.5. 1, а приведена энергетическая зонная диаграмма NxpPy гетероструктуры х > у) при большом прямом смеще- [c.227]

Рис. 4.3.1. Энергетическая зонная диаграмма до образования резкого р— СаА8—-Аииа1-,А гетероперехода. Обозначения поясняются в тексте.

Рис. 4.3.6. резкий GaAs—AUGai , As р —Л -гетеропереход при термическом равновесии, а — энергетическая зонная диаграмма в момент образования гетероперехода б — распределение носителей в момент образования гетероперехода б —обедненная подвижными носителями область пространственного заряда после установления поля контактной разности потенциалов. Неподвижные ионизованные доноры обозначены через ф, неподвижные акцепторы — через , подвижные электроны и дырки — через — и -Ь соответственно. [c.241]

Эти уравнения показывают, что края зон в области пространственного заряда изгибаются в направлении, противоположном изгибу описывающей потенциал кривой. Изгиб зон в области пространственного заряда теперь можно учесть на рис, 4,3,6, fl, для того чтобы получить энергетическую зоиную диаграмму p-GaAs —Л -А1 Са1 ,А8-гетероперехода, Детальная схема численного расчета энергетической зонной диаграммы приведена в следующем разделе настоящего параграфа. Сводка выражений, необходимых для расчета Vd, дана в табл. 4.3.3. [c.246]

Формулы (4.3.93), (4.3.94), (4.3.96) и (4.3.97) определяют Е, как функцию от х Ес, может быть получено просто сложением Ял н Аналогично получается прибавленнем Eg, к Различные величины, которые обсуждались при рассмотрении гетероперехода, показаны на рис. 4.3.8. Небольшой опыт в построении таких энергетических зонных диаграмм позволяет рисовать диаграмму для гетероперехода по диаграмме для гомоперехода, добавляя просто соответствующие АЯс и АЕо, как описано в 4 настоящей главы. [c.249]

Формулы, необходимые для расчета энергетической зониой диаграммы р — Л -гетероперехода, даны в табл. 4.3.4. Обозначение [c.251]

На рис. 4.3.П,а изображена энергетическая зонная диаграмма GaAs—Alo.aGao.rAs р — iV-гетероперехода прн нулевом смещении. Положение уровней Ферми определено по формуле [c.255]

Рис. 4.3.13. Энергетическая зонная диаграмма GaAs — Alo jOajjAs л —Р-гетероперехода при Г = 297 К с = 0,042 эВ и > —=-0,109 эВ. В области пространственного заряда = 1-10 см- и = = 2,3-10 СМ- . а —нулевое смешение б — прямое смещение -f 1,0 В в — обратное смещение —1,0 В.

При построении энергетических зонных диаграмм изотипных гетеропереходов используют те же выражения, что и для анизо-тйпных гетеропереходов. Исходными пунктами при этом вновь-являются известные значения АЕс и А , а также требование, чтобы уровень Ферми при тепловом равновесии был постоянным во всем кристалле. Изотипные гетеропереходы рассматривались Андерсоном в его первых статьях [6, 7]. Подробное описание таких гетеропереходов можно найти в работах [10,11]. [c.259]

Для обычно встречающихся примесных концентраций величина Уо будет положительна, поскольку Д с, как правило, больше, чем разность ( с, — 1) — Ес, — Рг). Формулы, описывающие энергетические зонные диаграммы для рассматриваемого случая, аналогичны формулам для р — Л -гетероперехода, в которых (Л л, — Л о,) заменено на (Л с, — Л 1,), Прямому смещени10 соответствует отрицательный потенциал на Л -стороне. На рис. 4.3.15, а иэображена энергетическая зонная диаграмма п — Л -гетероструктуры с га = 1,0-10 см- , Л = 1,5-10 см- и д = 0,3 прн нулевом смещении. Диаграмма гете роструктуры с га = Ы0 см и Л = 1,5-10 см- показана на рис. 4.3.15,6 при нулевом смещении, а на рис. 4.3.15, в —при положительном смещении 0,15 В. Следует отметить, что энергетическая зонная диаграмма и — Л -гетероструктуры при УаЯ1Уо (рис. 4.3.15, а) похожа на диаграмму р —/ -гетероструктуры (рнс. 4.3.14,а). [c.261]

Энергетические зониые диаграммы N — p — P нлн Ы — п — Р ДГС получаются объединением обсужденных выше диаграмм анизотнпных и изотипных гетеропереходов. Значения концентраций носителей и молярной доли AIAs, для которых построены диаграммы на рис. 4.3.И—4.3.15, характерны для реальных лазерных структур. Для удобства изображения диаграмм толщины слоев взяты равными 0,1 мкм. В ДГС-лазерах толщины N- или Р-слоев должны быть равны 1,0—3,0 мкм, в то время как толщина я- или р-слоя для получения непрерывного режима работы прн комнатной температуре должна лежать в пределах от 0,1 до 0,3 мкм, [c.263]

Рис. 4,3.16. Энергетическая зонная диаграмма GaAs — AIq.sQ o.tAs N — p — P двусторонней гетероструктуры. При построении этой диаграммы взят /V — р-гетеропереход рис. 4.3.11, а и р — Р-гетеропереход рис. 4.3.14, а. а —нулевое смещение б —прямое смещение 1,430 В.

Рис, 4.3.I7. Энергетическая зонная диаграмма GaAs — Alo sGao rAs Ы — п — Р двусторонней гетероструктуры. При построении этой диаграммы взят N — п-гетеропереход рис. 4.3.15, бил — / -гетеропереход рис. 4.3.13, а. а — нулевое смещение б — прямое смещение 1,430 В. [c.264]

Применение этого метода на примере резкого р — Л -гетеро-перехода, изображенного иа рис. 4.3.II, а, продемонстрировано на рис. 4.4.1. На рис. 4.4.1,а Ес х) и Ev(x) изображены с учетом только Es x), что соответствует случаю гомоперехода. На рис. 4.4.1, б энергетическая зонная диаграмма, приведенная выше на рис. 4.3.II,а, получается добавлением к Ес х) при х>0 постоянной величины Д с и вычитанием из Е х) постоянной величины Д о. На рис. 4.4.1, а уровень отсчета выбран так, что Е х) на рис. 4.4.1, б стремится к нулю иа больших положительных расстояниях. Этот метод удобно применять при схематическом нзображеиии энергетических зонных диаграмм для получения приближенных выражений. Его полезно использовать также в упрощенной модели плавных гетеропереходов. [c.266]

Энергетические зониые диаграммы плавных гетеропереходов [c.267]

Рис. 4.4.2. Энергетическая зонная диаграмма плавного GaAs — AIq gGao jAs p — -гетероперехода, соответствующая резкому гетеропереходу на рис. 4.3.11, при АЕс ( ) = th (дг/i) для JT > 0. а — нулевое смещение н i = О, 10,

Рис, 4.6.2. Энергетическая зонная диаграмма GaAs — AI Gai-xAs p —/ -гетероперехода при прямом смещения, дающем концентрацию инжектированных электронов rt = 2-10 см- при Г = 297 К. Обозначения пояснены в тексте. [c.283]

Как и в случае гомонерехода, диффузионный ток вычисляется при X Хр, и для используемой в этом выражении концеитра-ции неосновных носителей Np берется значение при х = хр. Для определения Мр необходимо рассмотреть, как энергетическая зонная диаграмма р—Р-гетероперехода меняется при сильной накачке двусторонней гетероструктуры N — р — Р. Для рассмотренного на рнс. 4.6.2 примера с р = 3,1-10> см и Р = = 1,5-10 см- энергетическая зонная диаграмма в этом случае показана на рис. 4.6.5 она отличается от изображенного иа рис. 4.3.14,6 случая теплового равновесия. Контактная разность потенциалов, определенная формулой (4.3.122), изменяется от О прн тепловом равновесии до —0,031 В в случае сильной накачки. При (Рр — Ё ,) > Ev-i- iFp — Ещ) удобнее записать Мо в виде (рис. 4.6.5) [c.286]

Рйс. 4.6.5. Энергетическая зонная диаграмма р — Р-гетероперехода ъЫ — р — Р двусторонней гетероструктуре при высоком уровне накачки. Эта диаграмма иллюстрирует задание положения квазиуровня Ферми для электронов в Аслое. [c.287]

Если (/ г —йи,) > (/ 1 — о,) +АЯо,то Ув отрицательна, и энергетическая зоиная диаграмма определяется такими же формулами, как и для случая р — Л -гетероперехода, но в которых заменено иа N2, — N0,)- Зависимость положения края валентной зоны от расстояния для р = 1-10 см- п Р = [c.261]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...