Физика твердого тела: Письменные лекции. Шерстюк А.И. - 70 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СЗТУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

электронным сродством, χ, определяемым как энергия, необходимая для
перевода электрона с края зоны проводимости на «уровень вакуума». Она
представляет собой свойство материала, не зависящее от легирования. В
нашем случае χ
1
= 4,13 эВ, χ
2
= 4,07 эВ.
На рис. 38 пунктирной линией изображен уровень вакуума (0) при
отсутствии контакта между полупроводниками (рис 38а), а штриховой
линией – соответствующий уровень при наличии контакта, V(z).
Индексом «1» обозначены величины, относящиеся к Ge, а индексом «2» –
к GaAs. При идеально резком переходе V(z) – непрерывная функция,
которая терпит излом на границе вследствие скачкообразного изменения
диэлектрической проницаемости и, следовательно, напряженности
электрического поля. Вследствие различия в ширинах запрещенной зоны
и работы выхода контактирующих полупроводников возникают разрывы
энергий ∆E
C
и ∆E
V
, что является наиболее характерной особенностью
зонных диаграмм идеальных гетеропереходов.
При наличии контакта часть электронов диффундирует из n-GaAs в p-
Ge, в результате чего возникает изгиб уровней V(z) такой, что
∆V = V
1
+ V
2
= µ
2
− µ
1
(80)
В то же время, используя уравнение Пуассона и закон сохранения заряда,
можно показать, что
V
1
/V
2
= ε
2
N
2
/ε
1
N
1
(81)
Где ε
1
, ε
2
- диэлектрические проницаемости веществ 1 и 2. В нашем случае
ε
1
= 16, ε
2
= 11,5, N
1
= N
A
=~ 3 10
22
м
–3
,- концентрация
нескомпенсированных акцепторов в Ge, N
2
= N
D
= 10
22
м
–3
- концентрация
нескомпенсированных доноров в GaAs.
Из (80) и (81) вытекает:
V
1
= N
2
ε
2
(µ
2
− µ
1
)/(ε
1
N
1
+ ε
2
N
2
); V
2
= N
1
ε
1
(µ
2
− µ
1
)/(ε
1
N
1
+ ε
2
N
2
)
(82)
В нашем примере: ∆V = 0,52 эВ, V
1
= 0,42 эВ, V
2
= 0,10эВ.
Как видно из рисунка 38, диаграмме гетероперехода несколько
сложнее, чем в случае гомоперехода за счет разрывов энергии ∆E
C
=
Е
С2
–
Е
С1
и ∆E
V
.= Е
V2
– E
V1
на границе раздела, как уже отмечалось, эти разрывы
обусловлены различием в величине ширины запрещенной зоны и работы
выхода контактирующих полупроводников. Как видно из рисунка 38,

Страницы