第三章异质结构

第三章功函数：E0=E0-EF电子亲和势：EC跃迁至自由空间能级所需的能量，χE0-EC图1.1p区的导带底的能量还高，在外加电压的作用下，电子注入到p区的导带中p区的电子比N区的电子还多(常规情况下是NpN区的电子还多(N区的电子多，p区的空穴多)。以至于达到简并化的程度，这就是超注入现象，示意图如下。1.2pNNJN→pp

rJNJp

rD

DkTkTV—I异质结界面两边的空间电荷层（或耗尽层中)，空间电荷的符号相反、异质结界面两边的介电常数分别为ε1和ε2，且ε1ε2，界面处的电场E1E2，ε1E1ε2E2。 VapN区Np区的空穴所决定，伏安特性可表达为：JJPNJNAexpeVD2VA1AexpECeVD1VA1

eVD2 eVA2

A2expkTexp

当流入少子（为电子时）主要是扩散机理时，AexeDn1NexeexeA

p区的xpNxNDn1p区中的电子扩散长度；τn1为其寿命。1中，第一项在正向偏压时起主要作用，第二项在反偏压下起主V-I特性也都呈指数关系。 同型异质结中，多数载流子起主要作用，通常在宽带隙一侧的施主（nN结 V-I J

eVa2

kTexp

1kTee若考虑到外加电压的压降主要出现在窄带隙区，Va1Va20J

nn+、pp+n型半导体材料的带隙宽度为Eg，对应的吸收边为λg，吸收系数为α。试ab，有光照，λ>λg；c，有光照，λ=λg；d，有光照,λ<λg3.1.当光照波长满足λ>λg时，由于窗口效应，入射光子能够畅通无阻地穿过半3.2。当光照波长满足λ=λg时，足够强的光照会使杂质能级和价带中电子跃迁至EFnEFP3.3。光照波长满足λ<λg时,光子能量被半导体吸收，使电子从价带跃迁到导带，3.4所示，吸收系数为αI

时，I 1α1α1α1αx

.试计算出P-Al0.3Ga0.7As/n-GaAs/N-Al0.3Ga0.7As双异质结的ΔEc、ΔEv，并PAl0.3Ga0.7AsN-Al0.3Ga0.7Asn-GaAs/导体具有相同的掺杂组分而gEx1.424 0x gg 0.45x g -Al0.3Ga0.7As N-Eg1Eg3Eg0.31.4241.2470.31.798n-GaAs：Eg2GaAs/AlxGa1-xAs异质结，0xo.45

0.85，

0.15由于Eg1Eg1Eg20.374eVEg2Eg3Eg20.374eV可得EC1EC20.3179eVEV1EV2能带图如下（P-Al0.3Ga0.7AsN-Al0.3Ga0.7As具有相同的电子亲和势4.1图2.2EF1EF2EF1EF2EF3EF2P-n能带弯曲量大n-N能带弯曲量，但具有相同的EC和EVPnNn-NNGaN和AlN的电子亲和势分布为3.4eV和2.05eV,它们的禁带宽度分别为3.4eV6.1eV,AlxGa1xNx线性地变化，试根据安德逊模型求出n-GaN/N-Al0.2Ga0.8N异质结的ΔEc和ΔEv，并画出能解：根据题目条件，AlxGa1-xNx线性的变化，AlxGa1-xN5.1xAlxGa1-xNEg5.2：图5.1x图5.2x可求得，Al0.2Ga0.8N的电子亲和势为χ23.13eVEg2GaN的电子亲和势为χ13.4eVEg1n-GaN/N-Al0.2Ga0.8N两种材料的根 Anderson模型，可得到

EVEV1EV25.35.4在ΔΕC和ΔΕV垂直交界面上的渐变过程可用双曲正切函数描述：EC xx0

图6.1图6.2比较同质结、异型异质结和同型异质结的伏‐安特性，这些特性在电子器件和光子器件中有何作用？ eV JJ0

eD

eD

eDn

eDnJ0

pn0

n

pLP

nLn

正向偏置，当V3kTe时，电流上升率为常数；反向偏置时，电流密度在JJ

eVD2

eVa2

eVa1P

N

expkT

kT 外加正电压Va在结两边的压降分别为Va1和Va2，流入少子的扩散机理，AexeDn1NV-IJ

eVD2

eVa2

kTexpkT

kT 1kTee若考虑到外加电压的压降主要出现在窄带隙区，Va1Va20J

V-I关系示