ГЕТЕРОСТРУКТУ́РА
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ГЕТЕРОСТРУКТУ́РА, твердотельная структура, содержащая несколько гетеропереходов. Г. классифицируются по типу гетероперехода. В Г. первого типа разрывы зон на гетеропереходе формируют область локализации для электронов и дырок в одном слое. В Г. второго типа электроны и дырки локализованы в разл. слоях. Управление локализацией носителей заряда и шириной запрещённой зоны в Г. позволяет создавать эффективные светоизлучающие приборы, транзисторы с высокой подвижностью электронов, гетеробиполярные транзисторы, солнечные элементы и др. приборы микро- и оптоэлектроники.
Г. характеризуются размерностью D. В Г. со сравнительно толстыми слоями полное число электронных состояний $N$ пропорционально кубу волнового вектора $𝑘$ и плотность состояний $dN/dℰ$ для параболич. закона дисперсии зависит гл. обр. от энергии $ℰ$ относительно дна зоны проводимости или потолка валентной зоны (рис.). В случае сверхтонких слоёв, т. н. квантовых ям (ок. 10 нм и менее), движение носителей заряда квантовано в направлении, перпендикулярном к плоскости слоёв (двумерные системы), и плотность состояний представляет собой ступенчатую функцию, где энергетич. расстояние между ступенями возрастает квадратично с уменьшением толщины слоя. В Г. с размерным квантованием в двух направлениях и, соответственно, одномерным неогранич. движением носителей («квантовой проволоке») плотность состояний испытывает сингулярность (особенность) у дна каждой подзоны. В Г. с размерным квантованием во всех трёх измерениях («квантовой точке») спектр плотности состояний представляет собой дельта-функцию аналогично спектру плотности состояний атома. Возможность управлять плотностью состояний твёрдого тела путём изменения характерных размеров Г. и её размерности и, соответственно, целенаправленно и кардинально изменять электронные и оптич. свойства среды привела к прорыву в области физич. исследований и применений гетероструктур.
Разные коэффициенты преломления света для разл. слоёв Г. позволяют достигать эффективного волноводного эффекта, используемого, напр., в гетеролазерах с выводом излучения параллельно плоскости слоёв. Многослойные интерференционные Г. позволяют получать высокие коэффициенты отражения света в направлении, перпендикулярном плоскости слоёв, и используются, напр., в вертикально излучающих лазерах, лазерах с наклонной модой с выводом излучения либо вдоль слоёв, либо с поверхности. Наиболее широко используемые Г. получают в системах полупроводников химич. элементов IV группы и соединений групп III, V и II, VI периодич. системы.
Лит.: Bimberg D., Grundmann M., Ledentsov N. Quantum dot heterostructures. Chichester; N. Y., 1999; Алферов Ж. И. Физика и жизнь. 2-е изд. М., 2001.
Н. Н. Леденцов.