Формирование наноструктур типа МДП и МОП




Такие структуры проще всего получать на границе диэлектрик- полупроводник в полевом МДП-транзисторе, либо на гетеропереходе между двумя полупроводниками. Например: на монокристаллическом p-Si с ориентацией (100) термически выращивается двуокись кремния толщиной 0,1 - 1 мкм. Роль затвора играет алюминиевый электрод. Положительное относительно подложки напряжение на затворе обеспечивает создание инверсионного слоя n -типа у поверхности пленки и управление концентрацией электронов в канале вблизи границы диэлектрик - полупроводник. При больших напряжениях зоны проводимости и валентности изгибаются так сильно, что уровень запрещенной зоны вблизи поверхности опускается ниже энергии Ферми, образуется инверсионный слой и при низких температурах, если заселена только нижняя часть зоны, то электроны ведут себя как идеальный двумерный газ.

Омические контакты к инверсионному слою образованы сильно легированными n -областями. В МДП-структурах поверхностный канал изолируется от остальной подложки слоем обеднения и при низких температурах ток от истока к стоку течет только по инверсионному каналу, а не по подложке. Поверхностная концентрация электронов в инверсионном слое составляет 1012 см-2.

На основе структур с ДЭГ изготавливаются гетеротранзисторы. Их конструкция многослойна.

МДП-транзисторы такого типа перспективны для использования в логических и запоминающих устройствах, в различных интегральных схемах.

 

Гетероструктуры и гетеропереходы

1. Фотовольтаические преобразователи с p-n или n-p перехо­дом. Преобразуют оптическое излучение в электрическую энергию. Чаще всего используются p-n-гомопереходы и гетеропереходы. Пример: солнечные батареи с гетеропереходами p-Si/n-GaAs. Фотоны с определенной энергией проходят через контактирующие гетероструктуры, генерируют при этом электронно-дырочные па­ры. Соответственно появляется электрический ток. Коэффициент полезного действия (п) лучших образцов равен 28%. Чтобы повы­сить п используют каскады солнечных батарей, тогда п возрастает до 45%.

2. Фотодиоды. Используется p-n или n-p-гетеропереходы, в ко­торых при освещении проводника возникает ток. Например: p-Te/n-Ge с ^max = 3,6 мкм (максимальная рабочая длина волны).

3.Лавинные фотодиоды. Фотодиоды с гетеропереходом, осно­ванные на явлении лавинного электрического пробоя гетеропере­хода (к примеру, PbS/GaAs).

4.Транзисторы (и фототранзисторы) на гетеропереходах (гете-ротранзисторах) n-p-n и p-n-p типа, и гетероструктуры типа n-GaAs - p-Ge - n-Ge. Коэффициент усиления от 5 до 70 раз, быстродействие 1o-11 нс.

5.Преобразователи инфракрасного (ИК) излучения с гетеропе­реходом р-Ge - «"-ZnSe.

6.Электролюминесцентные диоды с гетеропереходами типа p-GaAs - n-ZnS. В них электрическая энергия преобразуется в све­товое излучение.

7.Гетеролазеры - полупроводниковые лазеры на основе гетеро-структур.

 

Сверхрешетки

1.Инжекционные лазеры на сверхрешетках. Например: на ос­нове слоев GaSb/AlxGa1-xSb. Толщина слоев подбирается в диапазо­не 0,1 - 0,2 мкм. Пороговый ток до 8,9 кА/см2. Используется каскад квантовых ям, работающих в импульсном режиме. Создается ин­версная заселенность, возникает когерентное излучение.

2.Светодиоды. Реализуются на основе сверхрешеток GaAs/GaAs1-xSbx, приготовленных методом МЛЭ. Профиль легирования в виде дельта-функции, вследствие этого возникают треугольные квантовые ямы. Излучение у них не когерентно.

3.ИК-приемники. На основе сверхрешеток CdTe/HgTe. Исполь­зуются для регистрации ИК-излучения.

Квантовые точки

1.Фотоприемники. Используется двумерный массив квантовых точек германия. Размер их около 15 нм, высота 1,5 нм. Для него два максимума поглощения излучения на длинах волн 1,7 и 2,9 мкм.

2.ИК-излучатель на квантовых точках.

3.Лазеры на основе вертикально связанных массивов кванто­вых точек. Создаются посредством чередующегося короткоперио-дического осаждения слоев GaAs/InGaAs. Длина волны излучения 1,5 мкм, если число слоев равно 10 (при большем числе слоев дли­на волны увеличивается). Соответственно лазеры на основе еди­ничной квантовой точки позволяют испускать единичный фотон.

 

 


 

Рост большей части нанопроволок описывается моделью ПЖК (пар-жидкость-кристалл).

Суть роста нанопроволок заключается в том, что пары металла поступают к подложке, на которой находится зародыш в виде капли жидкости. Эта капелька с катализатором поглощает пары вещества и затем из жидкости начинается кристаллизация с зарождением нанопроволки и постепенным ее ростом вверх. Так, например, при наличии на подложке катализатора - золота в парах Ga, As или In, As вырастают нанопроволоки GaAs (111) диаметром 15 - 65 нм и InAs (111) диаметром 10 нм. Температуры роста 800-1030оС в первом случае, 700-800оС - во втором случае. Несколько измененный метод выращивания нанопроволок осуществляется в протоке моносилана (SiH4 + 10%Не) при его пиролизе.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-06-11 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: