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.