(15)半导体异质结.ppt

异异 质质 结结 同质结同质结 由同种半导体材料构成由同种半导体材料构成N区或区或P区，形成的区，形成的PN结结异质结异质结 两种带隙宽度不同的半导体材料生长在同一块两种带隙宽度不同的半导体材料生长在同一块 单晶上形成的结单晶上形成的结同型异质结同型异质结 结的两边导电类型相同：结的两边导电类型相同：NN，PP异型异质结异型异质结 结的两边导电类型不相同：结的两边导电类型不相同：NP，PN两种材料未构成异质两种材料未构成异质PN结之前的能级图结之前的能级图两种半导体材料构成异质两种半导体材料构成异质PN结之后的能级图结之后的能级图异质异质PN结界面处导带底和价带顶不连续结界面处导带底和价带顶不连续 差值差值 两两种种材材料料的的费费密密能能级级不不同同，电电子子从从高高费费密密能能级级材材料料流流向向低低费费密密能能级级材材料料，形成形成PN结势垒结势垒 形形成成异异质质结结时时，能能带带在在界界面面处处间间断断，在在势势垒垒的的一一侧侧出出现现尖尖峰峰，另另一一侧侧出出现峡谷现峡谷异质结的异质结的“注入比注入比”P区的电子电流密度区的电子电流密度N区的空穴电流密度区的空穴电流密度PN结注入比结注入比热平衡条件热平衡条件异型同质异型同质PN结注入比结注入比ND和和NA N区和区和P区掺杂浓度区掺杂浓度 如果如果N型区的带隙宽度大于型区的带隙宽度大于P型区带隙宽度，即使两边型区带隙宽度，即使两边 掺杂浓度差不多时，可以获得很高的注入比掺杂浓度差不多时，可以获得很高的注入比 异质结的注入比决定晶体管的电流放大系数、激光器异质结的注入比决定晶体管的电流放大系数、激光器 的注入效率和阈值电流的注入效率和阈值电流异型异质异型异质PN结结异质异质PN结注入比结注入比光生伏特效应光生伏特效应 太阳能电池太阳能电池 利利用用扩扩散散掺掺杂杂，在在P型型半半导导体体的的表表面面形形成成一一个个薄的薄的N型层型层 光照射下，在光照射下，在PN结及附近产生大量的电子和空穴对结及附近产生大量的电子和空穴对 PN结的自建电场结的自建电场 强电场区域强电场区域 PN结附近一个扩散长度内，电子空穴对还没有复合结附近一个扩散长度内，电子空穴对还没有复合 就有可能通过扩散达到就有可能通过扩散达到PN结的强电场区域结的强电场区域 强电场将电子扫向强电场将电子扫向N区区 强电场将空穴扫向强电场将空穴扫向P区区 N区带负电区带负电 P区带正电区带正电 上下电极上下电极 产生电压产生电压异质结的异质结的“窗口效应窗口效应”光子能量小于宽带隙的光子能量小于宽带隙的N型层型层_ ，可以透，可以透 过过N型层，在带隙较窄的型层，在带隙较窄的P型层被吸收型层被吸收 同同质质PN结结制制作作光光电电池池，缺缺陷陷引引起起的的表表面面复复合合和和高高掺掺杂杂层层中中载载流流子子寿寿命命低等因素低等因素 使使得得一一些些电电子子空空穴穴对不能到达强电场区域对不能到达强电场区域异质结的异质结的“窗口效应窗口效应”异质结的窗口效应异质结的窗口效应 有效地有效地减小电子空穴的复合率减小电子空穴的复合率