Энциклопедический словарь нанотехнологий - гетероструктура полупроводниковая

Термин

Термин на английском

semiconductor heterostructureСинонимы

Аббревиатуры

Связанные термины

гетероэпитаксия, квантовая проволока, квантовая яма, полупроводник, светодиодОпределение

искусственная структура, изготовленная из двух или более различных полупроводниковых веществ (материалов), в которой важная роль принадлежит переходному слою, т. е. границе раздела двух веществ (материалов)Описание

В состав полупроводниковых гетероструктур входят элементы II-VI групп (Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Si, Ge, P, As, Sb, S, Se, Te), соединения A^IIIB^V и их твердые растворы, а также соединения A^IIB^VI. Из соединений типа A^IIIB^V наиболее часто используются арсенид и нитрид галлия GaAs и GaN, из твердых растворов AlxGa1-xAs. Использование твердых растворов позволяет создавать гетероструктуры с непрерывным, а не скачкообразным изменением состава и непрерывным изменением ширины запрещенной зоны.

Для изготовления гетероструктур важно согласование (близость по величине) параметров кристаллической решетки двух контактирующих соединений (веществ). Если два слоя соединений с сильно различающимися постоянными решетки выращиваются один на другом, то при увеличении их толщины на границе раздела появляются большие деформации, и возникают дислокации несоответствия. В связи с этим для изготовления гетероструктур часто используют твердые растворы системы AlAs GaAs, так как арсениды алюминия и галлия имеют почти одинаковые параметры решетки. В этом случае монокристаллы GaAs являются идеальной подложкой для роста гетероструктур. Другой естественной подложкой является фосфид индия InP, который применяется в комбинации с твердыми растворами GaAs InAs, AlAs AlSb и др.

Прорыв в создании тонкослойных гетероструктур произошел с появлением технологии роста тонких слоев методами молекулярно-лучевой эпитаксии, газофазной эпитаксии из металлоорганических соединений и жидкофазной эпитаксии. Появилась возможность выращивать гетероструктуры с очень резкими границами раздела, расположенными настолько близко друг к другу, что в этом промежутке определяющую роль играют размерные квантовые эффекты. Структуры подобного типа называют квантовыми ямами, реже квантовыми стенками. В квантовых ямах средний узкозонный слой имеет толщину несколько десятков нанометров, что приводит к расщеплению электронных уровней вследствие эффекта размерного квантования. Гетероструктуры, в особенности двойные, включая квантовые ямы, позволяют управлять такими фундаментальными параметрами полупроводниковых кристаллов как ширина запрещенной зоны, эффективная масса и подвижность носителей заряда, электронный энергетический спектр.Авторы

• Гусев Александр Иванович, д.ф.-м.н.

Ссылки

Ж. И. Алферов. Двойные гетероструктуры: концепции и применения в физике, электронике и технологии. УФН. 2002. Т.172. № 9. С.1072-1086 сс.

А. И. Гусев. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. Изд. 2-е, исправленное и дополненное. Москва: Наука-Физматлит, 2007. 416 с.

Иллюстрации

Поперечное сечение полупроводниковой гетеронаноструктуры Si/GaP0.97N0.03/Si

Теги

Разделы

Полупроводниковые наногетероструктуры (квантовые точки и квантовые проволоки на основе двумерного электронного газа)

Слоистые магнитные материалы и сверхрешетки

Твердотельные гибридные и гетероструктуры на основе полупроводников, металлов и магнетиков