半导体异质结界面能带排列的实验研究

本文综述半导体异质结界面能带排列的实验研究情况。介绍了九种目前已成功用于这方面研究的实验方法,这包括C—V测试、光致发光谱测量和光电子能谱测量,并讨论了Al_xGa_(-x)As/GaAs、InAs/GaSb、Ge/Si和Ge/GaAs等几种典型系统的一些研究结果。     

半导体异质结(111)面的界面偶极子及其对能带偏移的影响

本文采用紧束缚的界面键极性模型(interface-bond-polarity-model),计算了匹配的半导体异质结(111)面的界面偶极子,并将计算结果与(110)和(001)面的结果进行了比较,讨论了界面取向和界面成分对偶极子的影响。结果表明,对于两边同是Ⅲ-V族半导体或同是Ⅱ-Ⅵ族半导体的异质结,界面偶极子几乎不依赖于界面的取向和界面的组成,因此,能带偏移也基本上是各向同性的。对于两边由不同类型半导体组成的异质结,如Ⅱ-Ⅵ/Ⅲ-Ⅴ体系、Ⅲ-Ⅴ/Ⅳ和Ⅱ-Ⅵ/Ⅳ体系,混和的阴离子(111)界面给出的偶极子小于零,而混和的阳离子(111)界面给出的偶极子大于零,二者的平均值等于中性的(110)界面的偶极子。关键词：     

异质结半导体激光器

异质结半导体激光器是半导体激光发展史上的重要突破,它的出现使光纤通信及网络技术成为现实并迅速发展。异质结构已成为当代高性能半导体光电子器件的典型结构,具有巨大的开发潜力和应用价值。     

场助InP／InGaAsP／InP半导体光电阴极异质结能带的计算

采用双曲型的渐变函数,同时考虑加偏压时引起的阴极表面空间电荷区的变化,对场助InP/TnGaAsP/InP半导体光电阴极异质结的能带结构进行了详细的分析和计算,得到了在不同材料参数时,异质结能带结构的分布曲线.计算结果指出了达到理想的异质结传输效率时,发射层的厚度和掺杂浓度、吸收层的掺杂浓度、异质结界面处渐变区宽度以及场助偏压应满足的条件.它有助于场助半导体光电阴极的结构设计和材料参数的选择.     

异质结界面电荷对突变InP/InGaAs异质结双极晶体管热场发射影响研究

异质结界面电荷的存在改变了异质结的内建势, 这引起了界面势垒尖峰高度和形状的扰动, 从而使异质结界面载流子的输运产生相应的变化, 最终导致异质结双极晶体管 (HBT) 性能的改变. 基于热场发射-扩散模型, 对异质结界面电荷对InP/InGaAs HBT性能的改变做了研究, 得到结论是正极性的界面电荷有利于InP/InGaAs HBT的直流和高频特性的改善, 而负极性的界面电荷则使器件的直流和高频特性变差.关键词：InP/InGaAs异质结双极晶体管界面电荷内建势热场发射     

基于异质结界面优化的光子晶体二极管单向传输特性研究

基于光子晶体异质结结构的全光二极管是目前的一个研究热点,使其具有更好的单向传输特性是研究的一个目标.本文中通过改变异质结界面处的光子晶体结构,提出了不同的优化设计方案,在宽频带内实现了高对比度全光二极管的高效率单向传输,并且该结构还具有分束特性.     

半导体异质结的界面热阻模型研究

本研究提出了一种考虑声子界面透射与散射、过渡层内部声子散射,以及过渡层残余应力耦合作用的异质结等效界面热阻模型。基于该模型计算了两种典型GaN/AlN/Si半导体异质结样品的等效界面热阻,在所研究的温度下模型预测值与实验结果符合良好。根据模型预测结果,分析了不同过渡层厚度与温度下,主导等效界面热阻的声子散射机制。结果表明,过渡层内部的声子–晶界散射起主导作用,同时过渡层内的残余应力也会对等效界面热阻产生显著影响。     

半导体量子器件物理讲座第三讲 异质结双极晶体管（HBT）

文章首先给出了同质结双极晶体管和异质结双极晶体管（HBT）在材料结构参数上的差异,这种差异表明,在器件的材料结构设计上已从掺杂设计步到了能带工程设计,和同质结双极晶体管相比,HBT具有更优越的性能,接着介绍了HBT的工作原理,典型的材料结构及器件的制作。     

超导体／半导体界面处的电子相互作用

介绍了低维系统物理与器件研究领域内最近兴起的一个十分引人注目的交叉学科课题：超导体／半导体／超导体双异质结构中电子在超导体／半导体界面处的相互作用行为，包括超导邻近效诮及Ｊｏｓｅｐｈｓｏｎ场效应晶体管的探索研究，此外，还讨论了此领域内一个重要物理问题－Ａｎｄｒｅｅｖ反射。     

二维材料的新奇物理及异质结的能带调控

以石墨烯为代表的层状材料具备显著区别于三维材料的新奇物理特性。更为重要的是,原子级平整的二维材料使得科学家们可以将不同的二维材料通过堆垛或者把相同的二维材料通过堆垛加扭转构成范德瓦耳斯异质结。通过层间耦合作用,可对异质结的能带结构和物理性质进行有效调控,从而衍生出单个二维材料所不具备的新奇物性。范德瓦耳斯异质结的能带调控极大地拓宽了二维材料的科学研究和应用前景。     

Ge/ZnSe(100)异质结能带偏移的同步辐射光电子能谱研究

利用同步辐射光电子能谱研究了Ge/ZnSe（100）极性界面的能带连接问题．表面灵敏的芯能级谱显示出Ge原子与Se原子在界面处存在较弱的化学反应．利用芯能级技术,测量了该异质结的价带偏移,为1.76±0.1eV．用界面键极性模型对ZnSe（100）极性表面对价带偏移的影响进行了讨论,理论与实验符合较好关键词：     

一种基于能带工程设计的CaAsSb/InP异质结双极晶体三极管

异质结晶体三极管（HBT）的性能与其材料体系密不可分，利用能带工程可以大大优化器件的结构，提高器件性能，文章从分析HBT的能带结构及设计要求入手，介绍了一种利用能带工程设计的基于GaAsSb/InP材料体系的新型HBT器件的结构及其性能，分析了该器件与其它材料体系器件相比所具有的优异特性，说明了对HBT的各区材料，其带边的相对位置所起的重要作用，最后，文章还报道了近期的实验情况，说明了GaAsSb/InP体系HBT的实际性能与理论预言一致。     

GaAs／AlGaAs异质结中二维电子气能带的Landau能级耦合

采用栅压比谱技术，在相对较低的磁场下，到ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ异质结中二维电子气第零子有带的Ｎ＝１Ｌａｎｄａｕ参级与高达第五子能带的Ｎ＝０Ｌａｎｄａｕ能级共振耦合现象，由此精确测量了各子能带能量间距，并与自洽的理论计算结果上比较，同时讨论了共振子能带－Ｌａｎｄａｕ能级耦合所引起的Ｌａｎｄａｕｃ能级分裂大小与有带量子数的关系。     

一种新型Si/SiGe/Si双异质结PIN电学调制结构的异质结能带分析

PIN结构是电光调制器中常见的一种电学调制结构, 该结构中载流子注入效率直接影响着电光调制器的性能. 在前期的研究中, 我们在SOI材料的基础上提出了一种新型Si/SiGe/Si双异质结PIN电学调制结构, 可以有效提高载流子注入效率, 降低调制功耗. 为了进一步研究这种新型调制器结构的调制机理, 本文从单异质结能带理论出发, 定量分析了该新型结构中双异质结的势垒高度变化, 给出了双异质结势垒高度的定量公式, 将新型结构与SiGe-OI和SOI两种PIN电学调制结构进行能带对比, 分析了该新型结构载流子注入增强的原因, 最后模拟了新型结构的能带分布, 以及能带和调制电压与注入载流子密度的关系, 并与SiGe-OI和SOI两种PIN电学调制结构进行对比发现, 1 V调制电压下, 新型结构的载流子密度达到了8× 10¹⁸cm^-3, 比SOI 结构的载流子密度高了800%, 比SiGe-OI结构的载流子密度高了340%, 进一步说明了该新型结构的优越性, 并且验证了理论分析的正确性.     

γ -Al2O3/BaSnO3 异质结界面电子结构研究

本文利用第一性原理计算研究了γ-Al2O3/BaSnO3 异质结中二维电子气 (2DEG) 的形成机制. 计算结果表明当γ-Al2O3 薄层的厚度超过临界厚度1.5 uc 时,γ-Al2O3/BaSnO3 异质结界面处会有2DEG 产生, 此时2DEG 的形成是由于界面处的极性不连续. 在该异质结构中, 导带电子分布在非简并的Sn5s 轨道上, 具有较低的电子有效质量. 当γ-Al2O3 薄膜中存在氧空位时,极化电场消失, 异质结界面处仍然有2DEG 产生, 且2DEG 的产生不存在γ-Al2O3 临界厚度的限制. 此时界面处的2DEG 源于异质结构中的氧空位.     

漫谈半导体材料及异质结器件

半导体材料与器件在当代信息社会中扮演着核心角色,相关产品几乎渗透了人类生活的各个角落。文章简要回顾了半导体的研究历史,介绍了半导体材料与相关应用,阐述了半导体异质结器件的工作原理,并展示了半导体自旋电子学及低维窄禁带半导体纳米结构的研究现状与发展前景。     

固体C60/Si异质结的电学表征——整流特性、能带模型与温偏效应

研究了非掺杂固体C₆₀与n-Si和与p-Si接触的电学性质,电流-电压(J-V)特性测量表明两种接触的导电极性相反,且都具有很强的整流作用,表明在两种接触界面附近存在着阻挡载流子输运的、性质不同的势垒.电流-温度(J-T)测量表明,电流与温度的倒数呈指数依赖关系,从中估算出C₆₀/n-Si和C₆₀/p-Si异质结的有效势垒高度分别为0.30和0.48eV.引进异质结的能带模型,成功地解释了上述测量结果,由能带模型和测量数据估算出以硅为衬底的关键词：     

利用同步辐射光电子能谱技术测量ZnO/PbTe异质结的能带带阶

异质结结构界面的能带带阶是一个非常重要的参数,该参数的精确确定直接影响异质结的光电性质研究以及异质结在光电器件上的应用.利用同步辐射光电子能谱技术测量了ZnO/PbTe异质结结构的能带带阶.测量得到该异质结价带带阶为2.56 eV,导带带阶为0.49 eV,是一个典型的类型I的能带排列.利用变厚度扫描的测量方法发现,ZnO/PbTe界面存在两种键,分别是Pb—O键(低结合能)和Pb—Te键(高结合能).在ZnO/PbTe异质结界面的能带排列中导带带阶较小,而价带带阶较大,这一能带结构有利于PbTe中的激发电子输运到ZnO导电层中.该类结构在新型太阳电池、中红外探测器、激光器等器件中具有潜在的应用价值.     

过渡金属二硫化物/三卤化铬范德瓦耳斯异质结的反折叠能带

过渡金属二硫化物MX₂/三卤化铬CrX₃组成的范德瓦耳斯异质结能有效操控MX₂的谷极化,在能谷电子学中有广泛的应用前景.本文结合第一性原理和k投影能带反折叠方法比较研究了MoSe₂/CrI₃, MoSe₂/CrBr₃和WS₂/CrBr₃三种磁性范德瓦耳斯异质结的堆垛和电子结构,探索了体系谷极化产生的物理机理.计算了异质结不同堆垛的势能面,确定了稳定的堆垛构型,阐明了时间/空间反演对称破缺对体系电子结构的影响.由于轨道杂化,磁性异质结的导带情况复杂,且MoSe₂/CrI₃体系价带顶发生明显变化,不能与单层MX₂直接对比.而借助于反折叠能带,计算清晰揭示了CrX₃对MX₂电子结构的影响,定量地获得了MX₂的能谷劈裂,并发现层间距和应变可以有效调控能谷劈裂.当层间距减...