高二物理竞赛半导体异质结构课件

缓变异质结：从一种半导体材料向另一种半导体材料的过
渡发生在几个扩散长度范围内。
2
禁带宽度较小的半导体材料写在前面
反型：p-nGe-GaAs 或 (p)Ge-(n)GaAs, n-pGe-GaAs 或 (n)Ge-(p)GaAs,
例如：p-nGe-Si, p-nSi-GaAs, p-nSi-ZnS, p-nGaAs-GaP, n-pGe-GaAs 等
悬挂键起受主作用时，计入界面态影响的异质结能带图
14
半导体超晶格
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功函数
4
5
（1）突变反型异质结能带图
真空能级
W2
EC1
EC
n2
EF1 EV1
Eg1 n1
EV
Eg2
EC qVD2
2
EV
x1x0 x2
形成突变pn异质结接触前后的能带图
6
（2）突变反型异质结能带图
EC2
EC
EC1 EV2
EV1
EV
形成突变np异质结接触后的能带图
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（3）突变同型异质结能带图
形成突变nn异质结接触前后的能带图
同型：n-nGe-GaAs 或 (n)Ge-(n)GaAs, p-pGe-GaAs 或 (p)Ge-(p)GaAs,
例如：n-nGe-Si, n-nSi-GaAs, n-nGaAs-ZnSe, p-pSi-GaP, p-pPbS-Ge 等
3
（一）不考虑界面态时的能带图
} 电子亲和能
禁带宽度
决定异质结的能带图
第九章 半导体异质结构
异质结：两种不同的半导体单晶材料组成的结
内容
• 异质结的能带结构 • 半导体超晶格
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异质结 异质结
反型异质结：导电类型相反的两种不同的半导体单晶材 料所形成的异质结
同形异质结：导电类型相同的两种不同的半导体单晶材 料所形成的异质结
突变异质结：从一种半导体材料向另一种半导体材料的过渡 只发生于几个原型异质结能带图
qVD1
ΔEC
qVD2
ΔEV
形成突变pp异质结接触前后的能带图
9
10
（二）考虑界面态时的能带图
引入界面态原因：两种半导体材料的晶格失配
接触前
接触后
产生悬挂键的示意图 11
EC EF
EV
2Eg/3
Eg/
EF
3
2Eg/3
Eg/ 3
N型
P型
表面能级密度大的半导体能带图
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巴丁极限：具有金刚石结构的晶体的表面能级密 度在1013cm-2以上时，在表面处的费 米能级位于禁带宽度的约1/3处。
N型半导体，悬挂键起受主作用， 表面处的能带向上弯曲
p型半导体，悬挂键起施主作用， 表面处的能带向下弯曲
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pn异质结 np异质结
pp异质结
悬挂键起施主作用时，计入界面态影响的异质结能带图