半導(dǎo)體超晶格與多量子阱教學(xué)課件_第1頁
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文檔簡介

第9章半導(dǎo)體超晶格和多量子阱口10.1超晶格和多量子阱的一般描述口10.2超晶格的能帶口10.3垂直于超晶格方向的電子輸運口10.4超晶格的光譜特性口10.5超晶格和量子阱器件口10.6量子阱和超晶格的近期發(fā)展10.1超晶格和多量子阱的一般描述超晶格:Esaki和Tsu(江崎和朱兆祥)在1969年提出了超晶格概念,設(shè)想將兩種不同組分或不同摻雜的半導(dǎo)體超薄層A和B交替疊合生長在襯底上,使在外延生長方向形成附加的晶格周期性。當取垂直襯底表面方向垂直方向)為z軸,超晶格中的電子沿z方向運動將受到超晶格附加的周期勢場的影響,而其ⅹy平面內(nèi)的運動不受影響。在xy平面內(nèi)電子的動能是連續(xù)的,z方向附加周期勢場使電子的能量分裂為一系列子能帶。210.1超晶格和多量子阱的一般描述超晶格多量子阱能帶結(jié)構(gòu)示意圖多量子阱和超晶格的本質(zhì)差別在于勢壘的寬度:當勢壘很寬時電子不能從一個量子阱隧穿到相鄰的量子阱,即量子阱之間沒有相互耦合,此為多量子阱的情況當勢壘足夠薄使得電子能從一個量子阱隧穿到相鄰的量子阱,即量子阱相互耦合,原來在多量子阱中分立的能量E擴展成能帶,此為超晶格的情況E△EEP'A多量子阱能帶圖超晶格能帶圖10.1超晶格和多量子阱的一般描述(1)組分調(diào)制超晶格在超晶格結(jié)構(gòu)中,如果超晶格的重復(fù)單元是由不同半導(dǎo)體材料的薄膜堆垛而成,則稱為組分超晶格。在組分超晶格中,由于構(gòu)成超晶格的材料具有不同的禁帶寬度,在異質(zhì)界面處將發(fā)生能帶的不連續(xù)。物質(zhì)2物質(zhì)1三10.1超晶格和多量子阱的一般描述按異質(zhì)結(jié)中兩種材料導(dǎo)帶和價帶的對準情況,異質(zhì)結(jié)分為兩類:型異質(zhì)結(jié):窄帶材料的禁帶完全落在寬帶材料的禁帶中,△Ec和△Ev的符號相反。不論對電子還是空穴,窄帶材料都是勢阱,寬帶材料都是勢壘,即電子和空穴被約束在同一材料中。載流子復(fù)合發(fā)生在窄帶材料一側(cè)。Ga

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