сверхинжекция

СВЕРХИНЖЕКЦИЯ - явление, возникающее при инжекции неосновных носителей заряда в гетеропереходе ,заключающееся в превышении концентрации неосновных носителей в материале, в к-рый происходит инжек-ция, по сравнению с концентрацией носителей в эмиттере. С. электронов может наблюдаться при инжекции из материала с меньшим сродством к электрону в материал с большим сродством. Механизм С. иллюстрируется зонной картиной р - n-перехода в системе GaAs - GaAlAs. На рис. 1 (а) изображена зонная схема гетероперехода p-GaAs - n-GaAlAs в состоянии равновесия, на рис. 1 (б) - при приложении напряжения в пропускном направлении. Изображены линии, отвечающие положению краёв зон и положению квазиуровней Ферми', и - разрывы зон. Условия квазиравновесия отвечают постоянству квазиуровней Ферми в слое пространственного заряда, поэтому если условия квазиравновесия выполняются, то концентрация электронов в узкозонном GaAs оказывается больше, чем в эмиттере из GaAlAs. Для невырожденных носителей заряда макс. величина коэф. С. (отношение концентрации инжектиров. носителей к их концентрации в эмиттере) может быть оценена как. В рамках диффузионной теории макс. значение с учётом падения квазиуровня Ферми равно отношению диффузионной длины и длины Дебая. При инжекции в двойной гетероструктуре, в к-рой тонкий слой узкозонного материала заключён между широкозонными эмиттерами (рис. 2), в выражении для максимального появляется дополнит. множитель L/d, где d - толщина узкозонного слоя, в к-ром происходит рекомбинация. С. может наблюдаться и в плавных гетеропереходах, в к-рых параметры материала непрерывно изменяются с координатой. Гетеропереход может считаться резким, если изменение таких параметров, как ширина запрещённой зоны, сродство к электрону на величину порядка kТ, происходит на расстояниях, меньших длины Дебая, в противном случае в выражении для дебаевская длина заменяется на характерную полевую длину, совпадающую с расстоянием, на к-ром ширина запрещённой зоны меняется на величину kT. Поскольку, как правило, дебаевская длина много меньше диффузионной длины, величина может достигать в реальных гетеропереходах, как плавных, так и резких, весьма больших значений. С. широко используется в гетеротранзисторах и гетеролазерах .В гетеротранзисторах за счёт С. обеспечивается односторонняя инжекция носителей в базу. В гетеролазерах С. позволяет использовать в качестве эмиттеров относительно слаб» легированные слои с низкими оптич. потерями, что способствует снижению порогового тока гетеролазера и повышению дифференц. квантовой эффективности.

Рис. 1. Зонная схема гетероперехода p-GaAs, а - в состоянии равновесия; б - при приложении напряжения в прямом направлении.

Рис. 2. Двойная гетероструктура в режиме сверхинженции.

Лит.: Алферов Ж. И., Казаринов Р. Ф., X а л ф и н В. Б., Об одной особенности инжекции в гетеропереходах, «ФТТ», 1966, т. 8, № 10, с. 3102; Алферов Ж. И. и др., Инжекционные свойства гетеропереходов n-Al_xGa_1-xAs - p-GaAs, «ФТП», 1968, т. 2, в. 7, с. 1016; Казаринов Р. Ф., О предельном снижении пороговой плотности тока инжекционных лазеров с двойной гетероструктурой, «ФТП», 1973, в. 4, с. 763; Казаринов Р. Ф., С у р и с Р. А., Сверхинжекция носителей в варизонных р - n-структурах, «ФТП», 1975, т. 9, в. 1, с. 12; Елисеев П. Г., Введение в физику инжекционных лазеров, М., 1983; К о г о 1 k о v V. I., Electric and photoelectric properties of heterostructures, в кн.: Semiconductor heterostructures. Physical processes and applications, Moscow, 1989, p. 15-17. В. Б. Халфин.

   <<      Предметный указатель      >>