Нанотехнологи я Джаманбалин К. К. Нанотехнологии: состояние, направления и тенденции развития. Костанай, 2010
|
Таблица1. Центральная часть Периодической таблицы элементов. ^ используются в современной технологии гетероструктур. ___________________________________________________________ II III IV V VI ___________________________________________________________ Al Si P S Zn Ga Ge As Se Cd In Sb Te Hg ______________________________________________________________ Каждый элемент III группы может вступать в соединение с любым элементом V группы. При этом возникает соединение элементов III и V групп, так называемые АIIIBV. Наиболее часто используемое в технике соединение – арсенид галлия GaAs. Для получения твердых растворов могут использоваться два или большее число отдельных соединений. Например – соединение: алюминий – галлий – мышьяк, Al(x) Ga(1-x) As, Где х – доля узлов элементов III группы, занятых атомами Al, а ( х – 1) – доля узлов элементов, занятых атомами Ga. В гетеростуктурах с квантовыми ямами средний узкозонный слой имеет толщину порядка нескольких сотен ангстрем, что приводит к расщеплению электронных уровней вследствие эффектов размерного квантования. Идея использования структур с гетеропереходами в полупроводниковой электронике была выдвинута Г.Кремером и Ж.И.Алферовым которые сформулировали концепцию полупроводниковых лазеров на основе двойной гетероструктуры Al(x)Ga(1-x)As – GaAs, и в 2000 г. получили Нобелевскую премию. Исследование свойств гетероперехода GaAs/AlGaAs и совершенствование технологии выращивания структур – дало возможность реализовать режим лазерной генерации при комнатной температуре. На рис.2 изображена двойная гетероструктура. Проведем мысленный эксперимент: будем уменьшать толщину среднего слоя. Ситуация с точностью до наоборот отвечает описанной выше для одномерной потенциальной ямы: для тонких слоев начинает проявляться эффекты размерного квантования, непрерывный спектр «сменяется» дискретным набором уровней энергии.
Исследование свойств гетероперехода GaAs / AlGaAs и усовершенствование технологии выращивания структур дало возможность реализовать непрерывный режим лазерной генерации при комнатной температуре (рис.3) и создать полупроводниковый лазер на двойной гетероструктуре. При этом инверсная населенность для получения стимулированного излучения достигнута инжекционным способом. Инжекцией называют процесс введения неравновесных носителей заряда. Образование неравновесных носителей заряда в зоне проводимости возможно, например в результате облучения фотонами или частицами с энергией большей Е(g). Концентрация носителей заряда, вызванная термическим возбуждением называют равновесной. AIII BV AIII AIII BV AIII E(c) ______ ________ E(c) _______ ________ |_________| |_____| E(e) | | | | | | | | | | |_________| E(e) | | | |____| ____| |__| __| | | | -----→ E(1) свет | ------→ E(2) | | ____ |_____ __ |___ |____↓____| E(h) | | | |_________| |__↓___| E(h) |_________| | | _____ | |_______ ______| |_______ E(v) E(v) Рис.2. Энергетическая зонная диаграмма двойной гетероструктуры. Е(с) и Е(v) – края зоны проводимости и валентной зоны. Е(е) и Е(h) – уровни размерного квантования для электронов и дырок. Е(1) и Е(2) – энергия испускаемого фотона при рекомбинации электрона и дырки. Список использованных источников.
Дополнительная литература. 1. Старостин В.В. Материалы и методы нанотехнологии: учебное пособие. - М.БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008, 431с. 2. Кобаяси Н. Введение в нанотехнологию: перевод с японкого. – М.БИНОМ Лаборатория знаний, 2005, 134с. 3. Борисенко В.Е., Воробьева А.И., Уткина Е.А. Наноэлектроника. – М.БИНОМ Лаборатория знаний, 2009, 223с. 4. Миронов В.Л. Основы сканирующей зондовой мироскопии. – М. Техносфера, 2004, 144с. 5. Суздалев И.П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, и наноматериалов. – М. КомКнига, 2006, 592с. 6. Андриевский Р.А., Рагуля А.В. Наноструктурные материалы. – М.Издательский центр «Академия», 2005, 192с. 7. Герасименко Н.Н., Пархоменко Ю.Н. Кремний – материал наноэлектроники.- М. Издательство «Техносфера», 2007, 352с. |
