异质结的电学特性.
异质结——精选推荐
异质结1异质结的理想能带结构先不考虑界⾯态的影响来讨论异质结的理想能带图。
(1)异质结的形成当两种不同导电类型的不同半导体材料构成异质结时，由于半导体的能带结构包括费⽶能级以及载流予浓度的不同，在不同半导体之间会发⽣载流⼦的扩散、转移，直到费⽶能级拉平，这样就形成了势垒。
此时的异质结处于热平衡状态，如图1．2所⽰(n型的禁带宽度⽐p型的⼤)。
与此同时，在两种半导体材料交界⾯的两边形成了空间电荷区(即势垒区或耗尽区)。
n型半导体⼀边为正空间电荷区，p型半导体⼀边为负空间电荷区，由于不考虑界⾯态，所以在势垒区中正空间电荷数等于负空间电荷数。
正、负空间电荷问产⽣电场，也称为内建电场，⽅向n —p，使结区的能带发⽣弯曲。
由于组成异质结的两种半导体材料的介电常数不同，各⾃禁带宽度不同，因⽽内建电场在交界⾯是不连续的，导带和价带在界⾯处不连续，界⾯两边的导带出现明显的“尖峰”和“尖⾕”，价带出现断续，如图1．2所⽰。
这是异质结与同质结明显不同之处。
（2）不同导电类型和禁带宽度构成的异质结由两种半导体材料(导电类型和禁带宽度不同)构成的异质结，其能带结构有四种不同的类型(图1．3)。
在异质结器件中我们⾸先关⼼的是少⼦的运动。
因为在这种“p窄n宽”的异质结中图l.3(a)，导带底在交界⾯处的突变△Ee对P区中的电⼦向n区的运动起势垒的作⽤，所以对电⼦的输运影响较⼤。
⽽价带虽然也有⼀个断续，但它对n区中的空⽳向p区运动没有明显的影响，～般情况下可以不加考虑。
反之，对于“p宽n窄”的异质结[图1．3(d)]，情况正好相反，界⾯两边的价带出现明显的“尖峰”和“尖⾕”，所以对空⽳的输运影响较⼤。
导带出现断续，但它对p区的电⼦向n区运动也没有明显的影响。
同型异质结也同样存在“尖峰”和“尖⾕”[图1．3(b)、(c)]。
异质结内尖峰的存在阻⽌了电⼦的输运，这就是所谓的“载流予的限制作⽤”。
（3）各⾃掺杂浓度来决定尖峰在势垒区中的位置尖峰的位置处于势垒上的什么位置将由两边材料的相对掺杂浓度来决定。
评判异质结的方法-概述说明以及解释
评判异质结的方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以如下所述：概述部分的主要目的是介绍和概括本文将要讨论的主题——评判异质结的方法。
异质结是指由两种或更多种不同性质的材料组成的界面或结构。
由于其独特的电子和光学性质，异质结在现代电子器件和光电子器件中起着至关重要的作用。
本文将探讨评判异质结方法的多样性和有效性。
通过讨论不同的评判方法，我们可以更好地理解异质结的特性，从而为设计和优化新型器件提供指导。
文章结构将按照引言、正文和结论三个部分展开。
引言部分将概述本文的目的和结构；正文部分将详细介绍评判异质结的三个主要要点；结论部分将总结本文的主要内容，并对评判方法进行评价，并提出未来研究的展望。
通过深入研究和评估不同的评判方法，本文将为读者提供了解和选择适用于不同异质结评判目的的工具和方法。
同时，本文也将为研究者们提供了一些未来方向的思考，以促进对异质结特性的更深入理解和应用。
总而言之，本文将通过对异质结的评判方法进行系统性的探讨，旨在增加对异质结特性的认识，并为相关研究提供指导和启示。
这将为推动异质结相关领域的发展和应用提供重要的参考和支持。
文章结构部分的内容可以参考以下写法：1.2 文章结构本文主要包括三个部分：引言、正文和结论。
引言部分首先对异质结进行了概述，阐述了异质结的定义、特点和应用领域。
其次，介绍了本文的结构，即正文的三个要点以及结论的内容。
最后，明确了本文的目的，即评判异质结的方法，并为读者提供一个清晰的阅读指南。
正文部分主要展开对评判异质结的方法进行分析和讨论。
其中，第一个要点将介绍常见的测量和表征方法，如电子显微镜、X射线衍射和拉曼光谱等，对异质结进行物理和化学性质的表征。
第二个要点将探讨计算模拟的方法，如基于第一性原理的密度泛函理论计算和分子动力学模拟等，通过数值计算手段对异质结的性质进行研究。
第三个要点将介绍基于实验和模拟相结合的方法，如正交实验设计和计算机辅助设计等，提供一种更准确、高效的评判异质结的方法。
AlGaN-GaN异质结高电子迁移率晶体管的研制与特性分析
AlGaN-GaN异质结高电子迁移率晶体管的研制与特性分析AlGaN/GaN异质结高电子迁移率晶体管的研制与特性分析引言：GaN (氮化镓) 近几十年来受到广泛关注，因其优异的物理和电学特性，在高功率、高频率电子器件中表现出了巨大的潜力。
然而，GaN材料的电子迁移率相对较低，限制了其在高频率应用中的实际应用。
为了克服这一问题，探究者开始将AlGaN与GaN材料结合，形成AlGaN/GaN异质结，以提高GaN材料的电子迁移率。
本文将对AlGaN/GaN异质结高电子迁移率晶体管的研制和特性进行分析。
一、AlGaN/GaN异质结晶体管的制备过程1. 材料的生长在制备AlGaN/GaN异质结晶体管时，起首需要生长GaN和AlGaN薄膜。
常用的生长方法包括分子束外延 (MBE) 和金属有机气相外延 (MOVPE) 等。
通过这些技术可以控制薄膜的生长速度和薄膜中杂质浓度的掺杂，从而获得高质量的AlGaN和GaN材料。
2. 材料的加工生长完成后的AlGaN/GaN异质结薄膜需要进行刻蚀、光刻和金属电极的制备等加工步骤。
刻蚀过程可以通过干法或湿法完成，以去除不需要的材料。
光刻技术则可以用来定义电极的外形和尺寸。
最后，通过金属蒸发或电化学沉积等方法制备金属电极，以实现电子迁移的载流子注入和收集。
二、AlGaN/GaN异质结晶体管的特性分析1. 高电子迁移率AlGaN/GaN异质结晶体管相比于传统的GaN晶体管具有更高的电子迁移率。
这是由于AlGaN/GaN异质结的构造使得电子能够在GaN材料和AlGaN材料的界面上形成二维电子气 (2DEG)。
2DEG的存在提供了高电子迁移率的环境，电子在其中能够快速挪动。
2. 优异的高功率特性由于AlGaN/GaN异质结晶体管具有高电子迁移率和良好的热传导性能，因此在高功率应用中表现出了优异的特性。
对于射频功率放大器等高功率电子器件，AlGaN/GaN异质结晶体管可以提供高输出功率和更高的效能。
异质结电池简介
异质结电池简介HIT是Heterojunction with Intrinsic Thin－layer的缩写，意为本征薄膜异质结，因HIT已被日本三洋公司申请为注册商标，所以又被称为HJT或SHJ（Silicon Heterojunction solar cell）。
1992年三洋公司的Makoto Tanaka和Mikio Taguchi 第一次成功制备了HIT（HeterojunctionwithIntrinsic ThinLayer）电池。
日本Panasonic 公司于2009年收购三洋公司后，继续HIT电池的开发。
HIT电池结构，中间衬底为N型晶体硅，通过PECVD方法在P型a-Si和c-Si 之间插入一层10nm厚的i-a-Si本征非晶硅，在形成pn结的同时。
电池背面为20nm厚的本征a-Si：H和N型a-Si：H层，在钝化表面的同时可以形成背表面场。
由于非晶硅的导电性较差，因此在电池两侧利用磁控溅射技术溅射TCO膜进行横向导电，最后采用丝网印刷技术形成双面电极，使得HIT电池有着对称双面电池结构。
开路电压大的原因：除了掺杂浓度差形成的内建电池外；材料的禁带宽度的差别也会进一步增加电池的内建电势。
在电池正表面，由于能带弯曲，阻挡了电子向正面的移动，空穴则由于本征层很薄而可以隧穿后通过高掺杂的p＋型非晶硅，构成空穴传输层。
同样，在背表面，由于能带弯曲阻挡了空穴向背面的移动，而电子可以隧穿后通过高掺杂的n＋型非晶硅，构成电子传输层。
通过在电池正反两面沉积选择性传输层，使得光生载流子只能在吸收材料中产生富集然后从电池的一个表面流出，从而实现两者的分离。
最常见的是p型硅基异质结太阳能电池，其广泛应用于光伏产业，因为p 型硅片是常见的光伏材料且以p型单晶硅为衬底的电池接触电阻较低，但是由于硼和间隙氧的存在，使得以p型单晶硅为衬底的太阳电池有较严重的光照衰减问题。
且由于c-Si(p)/a-Si(i/p)界面氢化非晶硅价带带阶（0.45ev）要比导带带阶大（0.15ev），n型硅基比p型硅基更适合双面异质结太阳能电池。
TiO2／SrTiO3异质结纳米管薄膜的制备及光电化学性能研究
TiO2/SrTiO3异质结纳米管薄膜的制备及光电化学性能研究Study on Preparation andPhotoelectrochemical Performance of TiO2/SrTiO3 Heterojunction NanotubeArrays领域：环境工程作者姓名：胡文丽指导教师：谭欣教授企业导师：张曙光高级工程师天津大学环境科学与工程学院二零一四年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。
特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。
同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。
（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要锐钛矿TiO2晶体通常暴露{101}晶面，而非高活性的{001}晶面，光生电子-空穴对复合率高，量子效率低，进而抑制了TiO2光催化活性。
此外，TiO2纳米材料具有较大的禁带宽度（3.2 eV），太阳光中仅占3~5 %的紫外光才能被其利用。
因此，这些缺点极大地限制了它的实际应用。
本研究中TiO2纳米管阵列被用作支撑反应物，与Sr(OH)2溶液反应，得到暴露TiO2{001}晶面的TiO2/SrTiO3纳米管阵列，该材料在紫外光下的光催化活性得到极大的提高。
采用扫描电显微镜（SEM）、X-射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、拉曼散射光谱（Raman）、X-射线能谱分析（XPS）等表征手段对样品进行分析。
二维材料 异质结 堆叠顺序 能带结构
二维材料异质结的堆叠顺序对能带结构的影响随着二维材料的发展和应用，人们对其异质结的性质和特性也越来越感兴趣。
异质结是由不同种类的二维材料通过堆叠而形成的结构，其能带结构对材料的电子输运和光电性能具有重要影响。
本文将从二维材料异质结的堆叠顺序对能带结构的影响进行探讨，以期为二维材料在电子器件和光电器件中的应用提供参考。
1. 异质结的定义与特性二维材料的异质结是指由不同种类的二维材料通过堆叠而形成的结构，其在电子器件和光电器件中具有广泛的应用前景。
在二维材料异质结中，由于不同材料的晶格常数、晶格结构和化学成分的差异，导致了异质结区域的电子结构和能带特性的不同。
2. 堆叠顺序对异质结能带结构的影响在二维材料异质结的形成过程中，堆叠顺序对异质结的性质产生了重要影响。
不同的堆叠顺序会导致异质结区域的原子间相互作用和能带结构的变化。
研究表明，对于某些二维材料异质结而言，不同的堆叠顺序可能会导致不同的电子能带结构，进而影响其电子输运和光电性能。
3. 实验研究与理论模拟通过实验研究和理论模拟，人们发现了不同堆叠顺序对二维材料异质结能带结构的影响。
来自于Bulk SnS2和MoS2异质结的研究表明，垂直堆叠和平行堆叠的异质结能带结构存在显著差异。
在垂直堆叠结构中，由于SnS2和MoS2层之间的相互作用较弱，形成了较大的带隙；而在平行堆叠结构中，SnS2和MoS2层之间的相互作用较强，形成了较小的带隙。
这些差异对二维材料异质结的电子输运和光电性能具有重要影响。
4. 应用前景与展望二维材料异质结在电子器件和光电器件中具有广泛的应用前景。
通过精心设计和控制堆叠顺序，可以调控异质结的能带结构，进而实现对材料的电子输运和光电性能的调控。
未来的研究方向包括对堆叠顺序的进一步优化和控制，以及对不同类型二维材料异质结的能带结构和性能进行深入研究。
利用二维材料异质结的堆叠顺序来调控能带结构，对于其在电子器件和光电器件中的应用具有重要意义。
异质结的电学特性
2.1.1 影响尖峰势垒高度的因素
异质结尖峰势垒高度产生的因素：掺杂浓度和外加 电压。 （1）掺杂浓度：
Ec ΔEc qVp< 0 EF ΔEV
当窄带材料的掺杂浓度比 宽带材料的掺杂浓度低的 多时，势垒主要落在窄带 空间电荷区，宽带界面处 的尖峰势垒低于窄带空间 电荷区外的导带底，尖峰 势垒为负。
突变pN异质结形成后的平衡能带图
1
qVD1 qVD ΔE c qVD2 带阶 ΔE V Eg2 Ev2 Φ2
Φ1 Ec1 EF1 Ev1 Eg1
2
Ec2
EF
x1 x0
x1
当加有外加电压V 时，材料2中的电子克服势垒 q（VD2-V2）到达材料1形成的扩散电流为：
Dn1 q(VD 2 V2 ) qn20 exp( ) Ln1 kT
（2.11）
材料1中的电子克服势垒ΔEc-（qVD1-V1）到达 材料2形成的扩散电流为：
Dn 2 Ec q(VD1 V1 ) qn10 exp( ) （2.12） Ln 2 kT
取式（2.11）和（2.12）之差，利用式（2.10）化简， 得到电子电流：
Dn1 qVD 2 qV2 qV1 J qn20 exp( ) exp( ) exp( )（2.13） Ln1 kT kT kT
在扩散模型中，载流子经历了多子注入到对方区域转化为少子，少子 经扩散复合又转化为多子的过程。实际上具有足够能量的载流子越过 势垒，也可以不必经过上述转化过程，直接成为漂移电流，这就是发 射模型。根据Beche的热电子发射理论有：
J qn20 （
kT 1/ 2 qV qV qV ） exp( D 2 ) exp( 2 ) exp( 1 ) （2.15） 2mn 2 kT kT kT
异质结的电学特性课件
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
05
异质结的未来展望
提高光电转换效率
01
02
03
优化材料组合
通过精心选择和优化不同 材料之间的组合，以实现 更高的光电转换效率。
界面工程
优化异质结的界面结构， 减少界面损耗，提高光生 载流子的分离效率和传输 效率。
脉冲激光沉积法
总结词
高沉积速率、高生产效率、大面积成膜
详细描述
脉冲激光沉积法是一种利用高能脉冲激光将靶材加热至熔融状态，并在衬底上快速冷却形成异质结的 方法。该方法具有高沉积速率、高生产效率、大面积成膜等优点，但生长出的异质结质量略低于分子 束外延法和液相外延法。
REPORT
CATALOG
DATE
分子束外延法是一种在单晶衬底上生长单层或数层相同晶体取向的薄膜材料的方 法。它能够精确控制薄膜的厚度和组分，生长出的异质结具有高精度、高纯度、 高单晶质量等优点。
液相外延法
总结词
设备简单、操作方便、成本低
详细描述
液相外延法是一种在液态溶剂中通过控制温度和浓度等条件，使原材料在衬底上结晶形成异质结的方法。该方法 设备简单、操作方便、成本低，但生长出的异质结质量相对较低。
异质结具有不同的能带间隙，这决定 了其光电转换效率。能带间隙越大， 吸收光的能量范围越广，但同时也会 增加激子结合能，降低开路电压。
界面态
异质结的界面态会影响载流子的传输 和复合过程，从而影响其电学特性。 界面态密度越高，载流子传输受到的 散射越强，导致迁移率降低。
异质结的载流子分布
热平衡状态
在热平衡状态下，异质结中的载流子分布遵循玻尔兹曼分布。载流子浓度随能 级高低而变化，高能级处的载流子浓度较低能级处低。
s型半导体异质结
s型半导体异质结S型半导体异质结引言：S型半导体异质结是一种特殊的异质结构，由两种不同类型的半导体材料组成。
它的独特性质使其在电子学领域中有着广泛的应用。
本文将详细介绍S型半导体异质结的结构、性质以及应用领域。
一、结构S型半导体异质结由n型半导体和p型半导体组成，其中n型半导体的电子浓度大于空穴浓度，p型半导体的空穴浓度大于电子浓度。
在结构上，n型半导体和p型半导体相接触形成一个p-n结。
在p-n结的接触区域，电子从n型半导体向p型半导体扩散，空穴则从p型半导体向n型半导体扩散，形成电子云和空穴云。
二、性质1. 效应S型半导体异质结具有整流效应。
当施加正向电压时，电子从n型半导体向p型半导体扩散，而空穴则从p型半导体向n型半导体扩散，形成一个电流通路，电流可顺利通过。
而当施加反向电压时，电子和空穴的扩散方向相反，形成一个电流阻断区域，电流无法通过。
这种整流效应使得S型半导体异质结在电路中可以作为二极管使用。
2. 原理S型半导体异质结的整流效应是由其能带结构的差异造成的。
在n 型半导体中，导带较高，价带较低；而在p型半导体中，导带较低，价带较高。
在结区域，由于能带的连接，电子从n型半导体向p型半导体迁移，形成整流效应。
3. 特性S型半导体异质结具有低导通压降、快速开关速度、高频特性好等特点。
它的导通压降较低，使得在电路中能够有效降低功耗。
同时，由于其快速开关速度，能够实现高频率的开关操作，适用于高频电路。
此外，S型半导体异质结还具有高温稳定性和较低的噪声等特性。
三、应用领域1. 二极管S型半导体异质结作为二极管的一种，广泛应用于电子设备中。
它能够实现电流的整流，常用于电源电路、通信设备等领域。
2. 光电器件由于S型半导体异质结的特殊性能，使其在光电器件中有着重要的应用。
例如，光电二极管利用光的能量激发电子和空穴的扩散，将光信号转化为电信号。
光电导管则利用光的能量控制电流的流动，实现光电转换。
3. 太阳能电池S型半导体异质结也被广泛用于太阳能电池中。
异质结电池技术
异质结电池技术异质结电池技术（Heterojunction Battery Technology）引言：随着科技的不断发展，电池技术也在不断创新。
异质结电池技术作为一种新型的电池技术，近年来备受关注。
本文将介绍异质结电池技术的原理、优势以及应用领域，以期对读者对这一领域有更深入的了解。
一、异质结电池技术的原理异质结电池技术是利用材料之间的异质结构来实现电荷分离和输运的一种电池技术。
具体来说，异质结电池是由两种或多种不同的材料组成，这些材料在晶体结构和能带结构上存在差异。
当这些材料接触时，电子从能带较高的材料转移到能带较低的材料，形成电子流。
同时，正电荷通过电解质流动，使得电池形成电势差。
1. 高效率：异质结电池技术能够充分利用材料之间的能带差异，实现高效的电子流动和电荷分离，从而提高电池的能量转换效率。
2. 高稳定性：由于异质结电池技术采用不同材料的结合，可以更好地抵抗电池内部的电化学反应，提高电池的稳定性和寿命。
3. 高适应性：异质结电池技术可以通过调整材料的组合和结构，实现对不同应用场景的适应，从而具备更广泛的应用前景。
三、异质结电池技术的应用领域1. 新能源领域：异质结电池技术在太阳能电池、燃料电池等新能源领域具有广泛应用前景。
通过优化材料的组合和能带结构，可以提高太阳能电池的光电转换效率，提高燃料电池的能量利用率。
2. 电子设备领域：异质结电池技术在电子设备领域也有着重要的应用。
例如，可以将异质结电池技术应用于手机、平板电脑等移动设备上，提高电池的续航能力和充电速度。
3. 储能领域：异质结电池技术在储能领域也具备潜在应用。
通过利用异质结电池的高能量转换效率和稳定性，可以实现更高效的电能储存和释放，推动可再生能源的大规模应用。
四、异质结电池技术的挑战与展望虽然异质结电池技术具有广泛的应用前景，但目前仍存在一些挑战需要克服。
首先，异质结电池技术需要精确控制材料的组合和结构，在材料制备上仍存在一定的技术难题。
n-n异质结结构原理
n-n异质结结构原理
n-n异质结是由两种不同类型的半导体材料组成的，其中一种是n型半导体，另一种也是n型半导体。
在这两种半导体材料之间，存在一个势垒，这个势垒会随着外加电压的变化而变化。
当外加电压为正向偏置时，n型半导体的电子将从高能级向低能级运动，同时n型半导体的空穴也从高能级向低能级运动。
这样，载流子将在势垒区域内运动，形成电流。
相反，当外加电压为反向偏置时，载流子将被阻挡在势垒区域之外，无法形成电流。
n-n异质结的能带结构也会影响其电学特性。
由于不同半导体材料的能带结构存在差异，因此在异质结中，能带的弯曲和耦合效应将对载流子的行为产生影响。
能带弯曲会导致载流子的散射和反射，从而影响材料的导电性能。
此外，n-n异质结还具有较高的载流子迁移率。
由于n 型半导体和p型半导体的载流子浓度不同，形成了电场，这个电场会加速载流子的迁移速度，从而提高了器件的电流传输能力。
因此，n-n异质结常被用于高频器件和功率放大器等应用中。
异质结电池pid
异质结电池pid全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：异质结电池（heterojunction solar cell）是一种利用不同材料组成的异质结来实现光电转换的太阳能电池。
异质结电池具有高效率、稳定性和成本低等特点，被广泛应用于太阳能电力系统、光伏电站等领域。
本文将从异质结电池的工作原理、结构特点、制作工艺和应用领域等方面进行详细介绍。
一、异质结电池的工作原理异质结电池是一种利用PN结（或PNNP结）来实现光电转换的太阳能电池。
当光线照射到异质结电池的PN结表面时，光子会激发半导体中的电子和空穴。
在异质结的PN结处，由于两种材料的能带结构不同，会形成能带偏移，使得电子和空穴难以复合，从而形成电压和电流。
异质结电池在光照条件下可以生成电能，实现光电转换。
二、异质结电池的结构特点异质结电池的结构主要由PN结组成，其中P区和N区分别使用不同的半导体材料，通常是硅、镓、锗等材料。
P区和N区之间的结构可以是平面结构、互贯结构、梯度结构等不同形式，以便实现更高的电子迁移率和光电转换效率。
异质结电池还包括光伏层、透明导电层、反射层等组件，用于提高光电转换效率和稳定性。
异质结电池的制作工艺主要包括材料准备、晶体生长、器件制备、光电测试等环节。
选取合适的P区和N区材料，并通过化学气相沉积（CVD）、溅射沉积、蒸发沉积等方法制备PN结。
然后，在异质结上生长光伏层，通过光刻、腐蚀、金属化等工艺制备太阳能电池器件。
对异质结电池进行光电测试，检测其光电转换效率和稳定性。
四、异质结电池的应用领域异质结电池具有高效率、稳定性和成本低等优势，是一种理想的光电转换器件，将在太阳能发电、航空航天、通信、建筑等领域发挥重要作用。
随着技术的进步和市场需求的增长，异质结电池的应用前景将更加广阔。
希望通过本文的介绍，读者能对异质结电池有更深入的了解，并关注其在未来的发展趋势。
第二篇示例：异质结电池是一种利用不同材料的异质结构来提高电池性能的电池。
半导体器件物理异质结的基本特性和应用chapter 6
第六章异质结物理及器件同质结由同种材料构成的结Shockley建立了同质结成结理论.广义异质结：任何不同种类材料构成的接触.半导体异质结：两种不同半导体材料接触构成半导体异质结有:Ge-Si; Ge-AsGa; GaAs-AlGaAs; -Si/Si…..根据界面之间组分变化情况不同可分为突变异质结和缓变异质结。
按导电类型不同可分为同型异质结和异型异质结（P型GaAs上形成n型Al x Ga1-x As）以下以最典型的的半导体异型突变异质结为例来讨论其能带及电流输运问题。
总的来说由于H－J由两种不同材料构成，在其界面将形成奇特的势垒和界面态。
因此其电学性质、光学性质与同质结不同。
主要用途是制造异质结光电池、发光管、激光器、HBT、HEMT等。
HBT的速度可达到微波领域。
近年来GaAs/Si 异质结得到了重视。
因它具有优点：（1）Si上生长GaAs可解决Si IC与GaAs器件或集成光路相容问题，可提高Si IC的运算速度，及产生光信号的能力。
（2）从GaAs IC来看，用Si作衬底，成本低，热导率大，其他性能等均优于GaAs。
因此汇集了Si和Ⅲ-Ⅴ族的优点。
主要困难为：①非极性半导体上生长极性半导体会产生反相畴。
②晶格失配（4％）导致GaAs外延层中产生了高密度位错。
③两者热胀系数差别大（59％）。
（缺陷引起大的复合和隧穿电流）。
会在外延层中产生应变，限制了膜的生长厚度和质量。
主要原因：外延时，Ga及As原子均与Si原子成键，形成GaSi，SiAs。
但Si－As键更强些；在外延时As原子首先与Si原子反应生成Si－AS化合物，其后由于Si与Ga的互扩散，在界面也形成一定数量的GaSi 化合物，最终形成SiAS及GaSi构成的界面层Ga x As1－x Si（x：0.1－0.6），而GaSi的键长（0.253nm）与SiAs键长（0.228nm）导致晶格畸变。
此外，Ge－Si异质结近来也受到重视。
异质结的电学特性课件
异质结的表征方法
扫描电子显微镜（SEM）
用于观察异质结的表面形貌、微观结构等信 息。
X射线衍射（XRD）
用于分析异质结的晶体结构、相组成等信息。
透射电子显微镜（TEM）
用于观察异质结的内部结构、晶体取向等信 息。
原子力显微镜（AFM）
用于测量异质结的表面粗糙度、几何形状等 信息。
异质结的质量控制与优化
新一代光电器件
利用异质结的光电效应，开发新一代的光电器件，为信息处理和通 信技术的发展提供新的技术支持。
新能源利用
利用异质结的太阳能效应，提高太阳能电池的转换效率，为新能源 利用的发展提供新的技术支持。
THANKS
感谢观看
这种特性在制造高速电子器件如放大器、振荡器等具有重要应用价值。
PART 04
异质结在电子器件中的应 用
太阳能电池中的应用
01 02
提高光电转换效率
异质结结构能够有效地提高太阳能电池的光电转换效率，通过减小反射 损失、增加吸收长度、提高载流子分离和收集效率等方式，实现更高的 光电转换效率。
优化能带结构
PART 03
异质结的电学特性
异质结的电流-电压特性
异质结的电流-电压特性表现出了非线性、不对称性和整流特性。 在正向偏压下，异质结的电流随着电压的增加而增加，表现出良好的导电性能。
在反向偏压下，异质结的电流随着电压的增加而迅速降低，表现出良好的绝缘性能。
异质结的整流特性
整流特性是指异质结在正向和反 向偏压下的电流差异。
当正向偏压施加到异质结时，电 流能够顺畅地通过，而当反向偏
压施加时，电流被显著抑制。
这种特性使得异质结在制造电子 器件如二极管、晶体管等具有重
钙钛矿异质结
钙钛矿异质结钙钛矿异质结是一种具有重要电子特性的半导体结构，由金属和半导体组成，它可以承受更高的功率，提供更高的效率和可靠性，从而改善能源效率。
钙钛矿异质结利用了电子在不同结构之间的异常迁移，使得它具有比其他结构更高的电子性能。
它被广泛用于核能及太阳能等可再生能源的转换，也被用于非传统的电子应用，如压力传感器，运动传感器，温度传感器，光传感器等。
从原理上讲，钙钛矿异质结是一种基于金属和半导体构成的复合结构，其中金属部分具有高电子传输率，而半导体部分具有优异的电子输出特性。
由于金属和半导体的结合，钙钛矿异质结具有优越的电学特征，可以较短的时间克服发电机组或电能机组的电子性能限制，比如它具有更快的响应速度，更低的漏电，更高的功率密度，更高的效率和可靠性。
结构特征钙钛矿异质结由金属和半导体组成，有共晶和异质两种结构类型。
共晶结构中，金属和半导体晶胞之间没有界限，金属和半导体的晶胞相互渗透，这种结构常用于电池的核心部分。
异质结构中，金属和半导体晶胞之间存在隔离层，金属和半导体各自独立，但是他们的层状结构允许光电子从半导体晶胞转移到金属晶胞，但是同一晶胞内电子是不可穿透的，这种结构常用于核能及太阳能等可再生能源的转换。
工作原理钙钛矿异质结中存在着电子在不同结构之间的界面异常迁移现象。
由于金属和半导体的差异，使得金属晶胞里的电子可以从半导体晶胞的界面上转移出来，而半导体晶胞里的电子则不能从金属晶胞的界面上转移出去，这样就可以获得更高的能量转换效率，更高的稳定性和更低的损耗。
此，钙钛矿异质结可以用来实现发电机组或电能机组的性能改善，更高效地提供能源，从而提高电子产品的生产效率和可靠性。
应用前景钙钛矿异质结的电子性能比其他结构类型要高得多，因此它被广泛用于核能及太阳能等可再生能源的转换。
此外，钙钛矿异质结还正在被用于其他工业应用，如电力电子设备中的调速，家用电器中的能量转换，电子设备中的能量调节，以及汽车和航空电子设备中的应用等等。
异质结的电学特性
qDn1n20 qVD EC qV J exp( )[exp( ) 1] Ln1 kt kT
（2.3）
平衡时材料1中的多数载流子（空穴）p0输运到材料2转换为 少数载流子（空穴）p20所要克服的势垒为qVD+ΔEV，得：
qVD EC p20 p10 exp( ) kt
在外加电压下，空穴电流为：
半导体光伏与发光器件
第二章 异质结电学特性
[知 识 点 ]
突变反型和同型异质结的电流输运机构、突变异质 结的电容和电压特性、反型异质结的注入特性。
[重 [难
点] 点]
突变反型和同型异质结的电流输运机构、影响尖峰 势垒的因素、突变异质结的电容和电压特性。 反型异质结的超注入特性、电流输运机构中的扩散 模型、发射模型。
Ec1 Ev1
Ec2
Ev2
（2）简单隧道模型：n区电子在电场作用
下穿过了导带尖峰在p区内复合，形成隧道电 子流。
Ec1 Ev1
Ec2
Ev2
（3）界面复合模型：越过势垒的载流子
在界面态上，和相反型号载流子复合。
Ec1
Ec2
Ev1
Ev2
（4）隧道复合模型：通过界面态隧穿到
对方区域的载流子，和相反型号载流子复合。
（2.19）
隧穿电流正比于隧穿概率，即：
16 2 mn 2 1/ 2 16 2 mn 2 1/ 2 J exp[ ( ) VD2 ] exp[ ( ) V2 ] 3h N D 2 3h N D 2
于是隧道模型电流和电压特性最终表示为： lnJ
300 K
（2.20）
J At exp（BtV2）
qDn1n20 qVD EC qV J Jn exp( )[exp( ) 1] Ln1 kt kT
ZnOPS异质结的光学和电学性质
第27卷 第7期2006年7月半 导 体 学 报C HIN ES E J OU RNAL O F S EM ICOND U C TO RSVol.27 No.7J uly ,20063山东省自然科学基金资助项目(批准号:Y 2002A 09) 通信作者.Email :p hyzhaobo @ 2005212204收到,2006201219定稿Ζ2006中国电子学会ZnO/PS 异质结的光学和电学性质3赵 波 李清山 张 宁 陈 达 郑学刚(曲阜师范大学物理工程学院,曲阜 273165)摘要:用脉冲激光沉积的方法在多孔硅(PS )衬底上沉积ZnO 薄膜,在室温下测量了ZnO/PS 异质结的结构及光学和电学性质.X 射线衍射仪和扫描电子显微镜测量表明,制备的ZnO 薄膜具有一定的c 轴取向,但薄膜存在较多缺陷.光致发光谱显示,PS 的发光与ZnO 的发光相叠加,呈现白光发射.对异质结I 2V 特性曲线的测量表明,异质结呈现出与普通二极管不同的整流特性,其反向电流不饱和,据此提出了能带模型.关键词:白光发射;多孔硅;ZnO ;光致发光;能带模型PACC :7855;7865;8115I 中图分类号:TN 383 文献标识码:A 文章编号:025324177(2006)07212172041 引言自从多孔硅(PS )在室温下的光致发光现象[1]被发现以来,人们对PS 的制备方法、表面形态、发光机理等方面做了深入研究[2],PS 的发光也展示了硅在光学器件、光电子及显示技术等方面的应用前景.ZnO 是宽带隙半导体材料(E g =313eV ),它在表面声波器件、紫外光探测器及半导体激光器方面有重要应用[3,4].由于其宽的带隙,在可见光区是透明的,可作为太阳能电池的窗口及用作透明电极.ZnO 薄膜在大约490～550nm 有宽的深能级发射,这种与缺陷有关的发射被认为是浅施主(O 空位和Zn 填隙原子)与深受主(Zn 空位)之间的辐射跃迁[5,6]所致.由于ZnO 中有施主性质的本征缺陷(如Zn 填隙和O 空位)的存在,导致ZnO 是n 型的,低电阻率的p 型ZnO 难以制备[7].根据PS 和ZnO 发光谱的特征,将ZnO 沉积在PS 衬底上,采用多层膜发光的形式,有可能得到白光发射器件.与用荧光粉转换实现白光照明的器件相比,这种ZnO/PS 异质结器件具有结构简单的优点.A nis ha 等人[8]在PS 衬底上沉积CdS 和ZnS 得到CdS/PS 和ZnS/PS 电致发光器件,Dimova 2Mali 2novska 等人[9]用磁控溅射法将ZnO 沉积在PS 衬底上,在不同温度下研究了ZnO/PS 异质结的载流子传输机制.文献中极少有用脉冲激光沉积方法在PS 衬底上生长ZnO 薄膜,研究其结构和性质的报道.本文用脉冲激光沉积的方法在PS 上沉积ZnO 薄膜,做成多层器件,用适当的激发光,使ZnO 的深能级发光与PS 的橙红光叠加,产生白光.同时将ZnO 作为透明电极,测量了ZnO/PS 异质结的I 2V 特性曲线,以此为基础,我们提出了异质结的能带模型.2 实验使用单面抛光的p 型硅片,晶向为(100),电阻率为8～13Ω・cm.首先用电子束蒸发镀膜设备(EB 2500)在Si 片背部镀Al ,厚度为150nm ,作为电极.然后用单池阳极氧化方法制备PS.电解液由49%的H F 和乙醇以1∶1体积比组成.电流密度为17mA/cm 2,腐蚀时间为20min.氧化结束后,用去离子水冲洗,在室温下干燥.最后以PS 为衬底,利用脉冲激光沉积的方法生长ZnO 薄膜.Kr F 准分子激光器(波长为248nm ,脉宽为10ns ,德国Tulaser 公司)聚焦在ZnO 陶瓷靶材上,激光脉冲能量为250mJ ,重复频率5Hz ,聚焦在陶瓷靶材上面积为4mm 2,能量密度6J /cm 2.真空室背底真空为10-6Pa ,ZnO 沉积时充入O 2(991999%),保持压强为011Pa ,源基距是5cm ,ZnO 在500℃下生长.用BD 2500型X 射线衍射仪(XRD )测量薄膜样品的晶体结构.表面及截面形貌由J SF6100扫描电子显微镜(SEM )测量.异质结的光致发光(PL )谱由RF 25301PC 荧光分光光度计测量(日本岛津).3 结果和讨论图1是样品的XRD 图1可以看到ZnO 在半 导 体 学 报第27卷3414°附近有一个衍射峰,说明薄膜具有一定的c 轴择优取向,但衍射峰的半高宽较大(015°),这主要与衬底结构有关.由于PS 易碎,以它作衬底沉积ZnO 前,仅能用大量去离子水冲洗,然后用N 2吹干,其表面可能存在杂质,影响薄膜质量.另外,PS 粗糙的表面结构也会造成ZnO 薄膜结晶较差.图1 PS 上生长的ZnO 薄膜的XRD 图Fig.1 XRD pattern of ZnO films grown on PS sub 2strate图2(a )和(b )分别是样品的表面和截面形貌图.从图2(a )可见ZnO 薄膜的表面存在一些裂缝和空洞(如插图所示),这主要是由于PS 表面不平整所致.由样品的截面图可知,PS 的厚度大约为2μm,图2 (a )ZnO 薄膜的表面SEM 图像,插图显示薄膜的裂缝;(b )ZnO/PS 异质结的截面SEM 图像,插图是界面处的放大图Fig.2 SEM images of the sample (a )Surface mor 2phology of ZnO films Inset figure shows the cracks in the films ;(b )Cross 2sectional images of ZnO/PS Inset figure shows a higher magnification image.孔的结构不规则,靠近上表面处呈现海绵状.ZnO 厚度大约100nm ,图2(b )插图显示,在PS 的有些地方,ZnO 可以进入PS 孔中,这些ZnO 的“钉子”增加了ZnO 和PS 的附着性[10].在室温下测量样品的PL 谱,激发波长为320nm ,如图3所示.新制备的PS 的发光峰在610nm ,表面沉积ZnO 之后,PS 的发光峰发生变化,这是由于在制备ZnO 的过程中,真空室内通入O 2,PS 的表面被氧化,形成了Si 2O 2Zn 界面层[11,12].ZnO/PS 的PL 谱在495nm 处出现发光峰,可以归结为ZnO 的深能级发射.ZnO 的发光与PS 的橙红光叠加在一起,ZnO/PS 在可见光区有很强的光致发光.图3 PS 和ZnO/PS 的PL 谱Fig.3 Photoluminescence spectra of the prepared PSand the ZnO/PS heterostructure图4是ZnO/PS 异质结的I 2V 特性曲线,可以看出它与普通的p 2n 结二极管特性不同,其反向电流不饱和.二极管的理想因子定义为[8]n =q k T ×5V 5l n J(1)其中 q 是电子电荷;J 是电流密度;V 是偏压;k 是波耳兹曼常数;T 为绝对温度.理想因子表示实际二极管与理想二极管的偏差,我们得到的理想因子为95(T =300K ,2～4V ),n 值较大是因为ZnO 和PS图4 ZnO/PS 异质结的I 2V 特性曲线Fig.4 I 2V characteristic of heterojunction of ZnO/PS8121第7期赵 波等: ZnO/PS 异质结的光学和电学性质晶格失配较大,因而陷阱态密度较大[8],同时PS 的表面粗糙,也会导致n 值较大.根据测得的I 2V 特性曲线,我们提出了图5所示的ZnO/PS 异质结能带模型.其中χZnO =4120e V ,χPS =3169eV 分别是ZnO 和PS 的电子亲和能[9],ZnO 和PS 的的带隙分别是E ZnO =313eV ,E PS =210e V [9].在ZnO 与PS 的界面处,ZnO 的势垒尖峰高于PS 的导带底,形成正反向势垒[13],并且存在界面态.载流子以隧道效应的方式通过各自的势垒.当异质结加正向电压时(Al 接正极),势垒高度减小,电子必须隧穿过势垒尖峰,到达p 区.正向电流可表示为[13]J ∝eβV(2)曲线拟合得β=0117.当异质结加反向偏压时,PS 一边的势垒升高,使n 区导带底比p 区的价带顶还低,此时J ∝Vm(3)曲线拟合出m =7129.图5 ZnO/PS 异质结的平衡能带图Fig.5 Energy band diagram under zero bias for ZnO/PS/p 2Si heterostructure4 结论用脉冲激光沉积的方法,在PS 衬底上生长ZnO 薄膜,由于PS 粗糙的表面结构,ZnO 薄膜出现裂缝和空洞,但是具有一定的c 轴取向.在合适的激发光下,ZnO 的蓝绿发光与PS 的橙红光叠加起来,使得ZnO /PS 发射白光.依据异质结的I 2V特性曲线,提出了基于载流子隧道效应的能带模型.参考文献[1] Canham L T.Silicon quantum wire array fabrication by elec 2trochemical and chemical dissolution of wafers.Appl Phys Lett ,1990,57(10):1046[2] Liao Liangsheng ,Bao Ximao ,Min Naiben ,et al.Two kinds ofphotoluminescence spectra in porous silicon.Chinese Journal of Semiconductors ,1995,16(2):145(in Chinese )[廖良生,鲍希茂,闵乃本,等.多孔硅中两种不同的光致发光谱.半导体学报,1995,16(2):145][3] Masuda S ,K itamura K ,Okumura Y ,et al.Transparent t hinfilm transistors using ZnO as an active channel layer and t heir electrical properties.J Appl Phys ,2003,93(3):1624[4] Carcia P F ,Mclean R S ,Reilly M H ,et al.Transparent ZnOt hin 2film transistor fabricated by rf magnetron sputtering.Appl Phys Lett ,2003,82(7):1117[5] Wu X L ,Siu G G ,Fu C L ,et al.Photoluminescence and cat h 2odoluminescence studies of stoichiometric and oxygen 2defi 2cient ZnO films.Appl Phys Lett ,2001,78(6):2285[6] Vanheusden K ,Warren W L ,Seager C H ,et al.Mechanismsbehind green photoluminescence in ZnO phosphor powders.J Appl Phys ,1996,79(10):7983[7] Zhang S B ,Wei S H ,Zunger A.Intrinsic n 2type versus p 2typedoping asymmetry and t he defect physics of ZnO.Phys Rev B ,2001,63:075205[8] G okarna A ,Pavaskar N R ,Sat haye S D ,et al.Electrolumines 2cence from heterojunctions of nanocrystalline CdS and ZnS wit h porous silicon.J Appl Phys ,2002,92(4):2118[9] Dimova 2Malinovska D ,Nikolaeva M.Transport mechanismsand energy band diagram in ZnO/porous Si light 2emitting di 2odes.Vacuum ,2003,69:227[10] Chen Q W ,Zhu D L ,Zhu C ,et al.A way to obtain visible bluelight emission in porous silicon.Appl Phys Lett ,2003,82(7):1018[11] Liu Y L ,Liu Y C ,Yang H ,et al.The optical properties ofZnO films grown on porous Si templates.J Phys D :Appl Phys ,2003,36:2705[12] Wu X L ,Xiong S J ,Fan D L ,et al.Stabilized electronic stateand it s luminescence at t he surface of oxygen 2passivated por 2ous silicon.Phys Rev B ,2000,62(12):7759[13] Liu Enke ,Zhu Bingsheng ,L uo Jinsheng.Semiconductorphysics.Beijing :National Defense Industry Press ,1994(in Chinese )[刘恩科,朱秉升,罗晋生.半导体物理学.北京:国防工业出版社,1994]9121半 导 体 学 报第27卷0221Optical and Electrical Properties of ZnO/PS H eterostructure3Zhao Bo ,Li Qingshan,Zhang Ning,Chen Da,and Zheng Xuegang(Depart ment of Physics,Qu f u N ormal Universit y,Quf u 273165,China)Abstract:The op tical a nd elect rical p roperties of ZnO/p orous Si(PS)heterost ructure are studied.The PS sample is f or med by t he a nodization of a single2crystal Si waf er.ZnO films are t he n dep osited on t he PS subst rate by p ulsed laser dep osition. White light f or med by combining t he red e mission f rom t he PS layers wit h t he blue2gree n emission f rom t he ZnO films is ob2 tained.Due t o t he roughness of t he PS surf ace,some cracks app ear in t he ZnO films,w hich can be see n f rom t he S EM spec2 t ra.The I2V characteristics of t he ZnO/PS heterost ructure are diff erent f rom t hose of t he common diode,w hose reverse cur2 rent is not saturated.Based on t he I2V characteristics,a n energy ba nd diagra m is p rop osed.K ey w ords:w hite light emission;p orous silicon;ZnO;p hot oluminesce nce;e nergy ba nd diagra mPACC:7855;7865;8115IArticle ID:025324177(2006)07212172043Project supp orted by t he Natural Science Foundation of Sha ndong Province(No.Y2002A09)Corresp onding aut hor.Email:p hyzhaobo@ Received4Dece mber2005,revised ma nuscrip t received19J a nuary2006Ζ2006Chinese Institute of Elect ronics。
范德瓦尔斯异质结柔性晶体管在动态应变下的电学性能测量
范德瓦尔斯异质结柔性晶体管在动态应变下的电学性能测量陈姜龙;王曾晖
【期刊名称】《电子科技大学学报》
【年(卷),期】2024(53)3
【摘要】传统电子器件主要由硅基等无机半导体材料以及硬质高分子绝缘衬底材料组成,是现有电子技术的基础。
虽然传统电子技术已经发展成熟,但由于材料的限制,导致在柔性电子领域方面,其应用尚存在一定的局限性。
而二维材料拥有高结晶性、近乎完美的晶格结构、原子级的厚度与高的机械拉伸强度,并且表现出优异的电荷传输性质,使其在柔性电子领域具有应用前景。
该文利用石墨烯、二硫化钼与六方氮化硼优异的机械性能,采取机械剥离法与干法转移,制备基于二硫化钼的场效应晶体管,并采取自主搭建的柔性测试平台,测试了器件的柔性电学性能。
测试结果表明,设计的二维异质结晶体管在静态测试条件下,电学性能只有微小变化;但在动态测试条件下,由于层与层之间的范德瓦尔力太小,层与层之间发生滑动或位移,使得器件的电学性能出现较大变化。
【总页数】7页(P345-351)
【作者】陈姜龙;王曾晖
【作者单位】电子科技大学基础与前沿研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TN386.2
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1.负尖峰势垒突变pN结电流和电压特性
负尖峰势垒突变pN结电流密度和外加电压的关 系可以用Shockley方程描述，即：
qDn1n10 qDp 2 p20 qV J ( )[exp( ) 1] Ln1 Lp 2 kT
（2.1）
其中，n10和p20是平衡时少数载流子浓度，Dn1和Dn2 是少数载流子的扩散系数，Ln1和Lp2是少数载流子的 扩散长度。
qDn1n20 qVD EC qV J Jn exp( )[exp( ) 1] Ln1 kt kT
（2.6）
当杂质全部电离时，取n20=ND2，于是负尖峰势垒突变pN 结电流和电压特性最终表示为：
qDn1n20 qVD EC qV J Ad exp( )[exp( ) 1] Ln1 kt kT
[基本要求]
1、识 记：异质结中存在的几种电流输运机构； 2、领 会：几种电流输运机构的物理机制；扩散模型须 满足的四个条件； 3、简单应用：能画出不同电流输运机构的示意图； 4、综合应用：能判别不同类型异质结电流输运机构中的IV曲线特点。
[考核要求]
1、记住异质结中存在的几种电流输运机构； 2、影响尖峰势垒的因素、突变异质结的电容和电压特性； 3、作出不同类型异质结的平衡能带图； 4、判别不同类型异质结电流输运机构中的I-V曲线特点。
引言
在形成异质结的两种半导体材料的交界面 处，能带是不连续的，界面处能带的带阶导致 势垒和势阱。并且在交界面处必然引入界面态 及缺陷（如晶格结构、晶格常数、热膨胀系数 和工艺技术），所以异质结的电流输运结构必 须根据交界面处的情况分别加以讨论，没有统 一的理论。
2.1 突变反型异质结的几种电流输运机构
其中：
（2.7）
Ad qND 2
D n1 Ln 2
式2.7所描述的电流和电压关系是不对称的， 如图实线所示，说明负尖峰势垒突变pN结 具有单向导电性。 在实际问题中，正向偏压下总有qV>>kT, 即exp（qV/kT）>>1,式2.7变为：
异质结常用多数载流子浓度描述电流和电压之间的关系， 注意到对于负尖峰势垒突变pN结，平衡时材料2中的多数载 流子（电子）n20输运到材料1转换为少数载流子（电子）n10 所要克服的势垒为qVD-ΔEC，得：
qVD EC n10 n 20 exp( ) kt
在外加电压下，电子电流为：
（2.2）
半导体光伏与发光器件
第二章 异质结电学特性
[知 识 点 ]
突变反型和同型异质结的电流输运机构、突变异质 结的电容和电压特性、反型异质结的注入特性。
[重 [难
点] 点]
突变反型和同型异质结的电流输运机构、影响尖峰 势垒的因素、突变异质结的电容和电压特性。 反型异质结的超注入特性、电流输运机构中的扩散 模型、发射模型。
Ev
1 N A1 2 N D1
(a) 负尖峰势垒
Ec Ev
ΔEc
qVp> 0 EF ΔEV
1 N A1 2 N D1
(b) 正尖峰势垒
当窄带材料的掺杂浓度比宽带材料的掺杂浓度高的 多时，势垒主要落在宽带空间电荷区，宽带界面处 的尖峰势垒高于窄带空间电荷区外的导带底，尖峰 势垒为正。
（2）外加电压：
当pN结施加电压时，尖峰势垒高度也会随之变化： 正向偏压增大
反向偏压增大
尖峰势垒高度变高
尖峰势垒高度变低
负尖峰势垒变为正尖峰势垒 正尖峰势垒变为负尖峰势垒
2.1.2 扩散模型
运用扩散模型须满足以下4个条件： （1）突变耗尽条件：电势集中在空间电荷区，注入的少 数载流子在空间电荷区之外是纯扩散运动； （2）波尔兹曼边界条件：载流子分布在空间电荷区之外 满足波尔兹曼统计分布； （3）小注入条件：注入的少数载流子浓度比平衡多数载 流子浓度小得多； （4）忽略载流子在空间电荷区的产生和复合。
qDn1n20 qVD EC qV J exp( )[exp( ) 1] Ln1 kt kT
（2.3）
平衡时材料1中的多数载流子（空穴）p0输运到材料2转换为 少数载流子（空穴）p20所要克服的势垒为qVD+ΔEV，得：
qVD EC p20 p10 exp( ) kt
在外加电压下，空穴电流为：
（2.4）
J
qDp 2 p10 Lp 2
qVD EC qV exp( )[exp( ) 1] （2.5） kt kT
由于空穴电流所克服的势垒qVD+ΔEv要比电子电流所要克 服的势垒大得多，所以有Jp << Jn，即空穴电流可以忽略， 于是用多数载流子浓度描述电流和电压之间的关系为：
目前提出的 pN异质结可能存在的电流输运机构 共有五种：
（1）扩散（发射）模型 （2）简单隧道模型 （3）界面复合模型 （4）隧道复合模型 （5）界面-隧道复合模型
Ec1 Ev1
Ec2
Ev2
（1）扩散（发射）模型：在电场的作用下，
具有足够能量的载流子越过势垒，形成通过异 质结的扩散（发射）流。 由于两个区域载流子所面对的势垒高度通常有 明显的差别，往往一种载流子的扩散流显著的 超过另一种载流子的扩散（发射）流。
时存在多种电流输运机构，究竟何 种机构是主要的，这取决于能带的 带阶和界面态参数情况。
2.1.1 影响尖峰势垒高度的因素
异质结尖峰势垒高度产生的因素：掺杂浓度和外加 电压。 （1）掺杂浓度：
Ec ΔEc qVp< 0 EF ΔEV
当窄带材料的掺杂浓度比 宽带材料的掺杂浓度低的 多时，势垒主要落在窄带 空间电荷区，宽带界面处 的尖峰势垒低于窄带空间 电荷区外的导带底，尖峰 势垒为负。
Ec1 Ev1
Ec2
Ev2
（2）简单隧道模型：n区电子在电场作用
下穿过了导带尖峰在p区内复合，形成隧道电 子流。
Ec1 Ev1
Ec2
Ev2
（3）界面复合模型：越过势垒的载流子
在界面态上，和相反型号载流子复合。
Ec1
Ec2
Ev1
Ev2
（4）隧道复合模型：通过界面态隧穿到
对方区域的载流子，和相反型号载流子复合。
Ec1 Ev1
Ec2
Ec1 Ev1
Ec2
Ev2 （a）隧穿势垒的空穴和越过势
垒的电子在界面态上复合
Байду номын сангаас
Ev2 （b）隧穿势垒的电子和越过势
垒的空穴在界面态上复合
（5）界面-隧道复合模型：隧穿势垒的载
流子和相反型号越过势垒的载流子在界面态 上复合，从而实现了载流子的输运。
注意：一般来说，异质结中往往同