|
|
откуда видно, что даже при ЛГда >A^i V\\<c72» т. е. изменение V (z) происходит в широкозонном полупроводнике.
Разрывы зон Л#с, Д£.у ≈ наиб, характерная особенность зонных диаграмм идеальных резких Г. Однако реальный Г. не является абсолютно резким, т. е. существует переходная область, в пределах к-рой происходит изменение хим. состава вещества. В пределах этой области ╦^ и х непрерывно изменяются от £gi, '/1 Д° £fi 7.2 и разрывы в зонах отсутствуют. Заметное
максимально достижимая концентрация инжектир. носителей:
для: л_р_г. д
пз
для р≈ JV-Г.,
где /Уд, Лд ≈ концентрации акцепторов и доноров в широкозонном эмиттере, L ≈ длина диффузии доси-телей. Впервые сверхинжекция наблюдалась в Г, pGaAs ≈ JVAlxGal_xAs.
При прямом смещении на резком анизотропном Г. инжектир. носители (дырки в случае п≈Я-Г.) должны
Рис. 2. Зонная диаграмма идеального резкого п ≈ ^-гетероперехода.
- f ной области
гДе
≈ концентрация
«размывание» пичков, характерных для зонной диаграммы резкого Г., происходит, когда толщина переход-
? u)te V [ ^JY"~ )
легирующей примеси в переходной области. При Г. наз. плавным (рис. 3).
В плавном изотипном Г. при 1%>1р (1$ ≈ дебаевская длина экранирования) в области Г. практически не &≈ ≈ ≈ ≈≈≈≈ - ≈≈≈≈ -£ образуется объ╦много заряда л с (рис. 3, а), переходная об-^ ласть представляет собой а Ьч"*-<- кристалл с переменной £g
(варизонный полу-"проводник). На рис. 3, б показана зонная диаграмма плавного анизотишюго Г.
" Рис, 3. Зонные диаграммы плавных гетеропереходов: а ≈ изо-..└ тинного; 6 ≈ анизотипного; ""стрелкой показана сила, действующая в варизонном полупроводнике на неосновные носители заряда.
Свойства Т*, и их зонные диаграммы сильно зависят от «резкости» и положения перехода «по легированию» относительно перехода по хим. составу (на рис. 1, 6 и 2 оба перехода резкие и их положения совпадают в пространстве).
Механизмы протекания тока. В резком Г, благодаря разрывам Д£с и Д^└ высоты потенц. барьеров для электронов и дырок разные. При т. н. прямом смещении (см. р≈к-переход) на резком аниаотипком Г. потоки носителей из узкозонного полупроводника в широколонный и обратно различны и токи инжектир, электронов и zibipoK отличаются на множитель, пропорц. ехр[(Л£с≈&&v}/kT]. Поэтому в Г. обычно происходит односторонняя инжекция носителей из широкозонного полупроводника (эмиттера) в узкозонный (рис. 4, я).
При нек-ром значении напряжения плотность инжектированных в узкозонный полупроводник носителей превысит плотность равновесных носителей в широко-зонном эмиттере (сверхинжекция). При этом
Рис. 4. Инжекция носителей в гетеропереходе при прямом смещении: а ≈ односторонняя инжекция дырок в резком п-Р-гетеропереходе; б ≈в плавном п-Р-гетерош;реходе в присутствии внутренних «тянущих» полей; £... , #F ≈ квазиуровни
' 1. ' 3
Ферми электронов и дыроь'-
преодолеть потенц. барьеры (пички), возникающие из-за разрывов зон. Механизмы протекания тока через эти барьеры, дополнительные по сравнению с р≈га-переходом (туннельный и термоинжекциопный) зависят от величины смещения на Г., температуры, а также от степени легирования полупроводников.
В плавном Г. на неосновные носители заряда действует внутр. электрич. поле £,-, возникающее из-за изменения £р. : Е; ~ ≈ grad gр (рис. 3, а). При прямом
Ь g Б
смещении (рис. 4, б) в этом случае также происходит односторонняя июкекция дырок в более узкозонную часть, прич╦м за сч╦т «тянущих» внутр. полей эффективная диффузионная длина инжектир. дырок будет больше, чем в однородном кристалле с постоянной £ └ (в варизониом полупроводнике при диффузии против поля EI диффузионная длина L уменьшается).
Излучательная рекомбинация. В Г. на основе прямо-зонных полупроводников излучат, рекомбинация наблюдается при оптич. возбуждении носителей, а также при инжекции неравновесных носителей при прямом смещении на JV≈р- или p≈N-Т. При оптич. возбуждении, если энергия фотонов Йо> удовлетворяет условию
а -. "fa,} .f f> ("У\\
где £-t ≈ ширина запрещ╦нной зоны узкозонного, Sgy ≈ широкозонного полупроводники в, то спектр излучения Г. совпадает со спектром фотолюминесценции узкозонного полупроводника. При Йш>^а спектр состоит из полос люминесценции широкозонной и узкозонной частей* При протекании прямого тока через анизотшшый Г. спектр электролюминесценции зависит от сдвига между переходами по легированию и по хим. составу. При их совпадении в пространстве имеет место односторонняя инжекция неравновесцых носителей заряда в узкозонный полупроводник и в спектре доминирует его полоса излучения: Йсояз^^. При смещении перехода по легированию на z^L в узкозонную часть наблюдается полоса излучения в области
>«£JT,. При смещении в широкозонную часть на рас-
стояние
наблюдаются 2 полосы:
и
8
ш
о. ш
с
О
а ш
Фотоэффект в Г,, как и в р ≈ я-переходе, возникает за сч╦т пространственного разделения в поле объ╦много заряда Г, возбужд╦нных светом носителей. При освещении поверхности р ≈ N-Г. или я ≈ Р-Г. со стороны широкозонного полупроводника в узкозонцом полупроводнике поглощаются фотоны с энергией, удовлет- . ._ воряющей (3) (рис, 5, а}. Широкозонный полупровод- 447
")
}
