Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
СВЕРХИНЖЕКЦИЯ

СВЕРХИНЖЕКЦИЯ

СВЕРХИНЖЕКЦИЯ - явление, возникающее при инжекции неосновныхносителей заряда в гетеропереходе, заключающееся в превышении концентрациинеосновных носителей в материале, в к-рый происходит инжек-ция, по сравнениюс концентрацией носителей в эмиттере. С. электронов может наблюдаться приинжекции из материала с меньшим сродством к электрону в материал с большимсродством. Механизм С. иллюстрируется зонной картиной р -n-переходав системе GaAs - GaAlAs. На рис. 1 (а) изображена зонная схема гетеропереходаp-GaAs - n-GaAlAs в состоянии равновесия, на рис. 1 ( б) - при приложениинапряжения в пропускном направлении. Изображены линии, отвечающие положениюкраёв зон и положению квазиуровней Ферми ', и - разрывы зон. Условия квазиравновесия отвечают постоянству квазиуровнейФерми в слое пространственного заряда, поэтому если условия квазиравновесиявыполняются, то концентрация электронов в узкозонном GaAs оказывается больше, <чем в эмиттере из GaAlAs. Для невырожденных носителей заряда макс. величинакоэф. 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 идлины Дебая .При инжекции в двойной гетероструктуре, в к-рой тонкий слой узкозонногоматериала заключён между широкозонными эмиттерами (рис. 2), в выражениидля максимального появляется дополнит. множитель L/d, где d - толщина узкозонногослоя, в к-ром происходит рекомбинация. С. может наблюдаться и в плавныхгетеропереходах, 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 случаев выражении для дебаевская длина заменяется на характерную полевую длину, совпадающую срасстоянием, на к-ром ширина запрещённой зоны меняется на величину kT. Поскольку, как правило, дебаевская длина много меньше диффузионнойдлины, 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 односторонняяинжекция носителей в базу. В гетеролазерах С. позволяет использовать вкачестве эмиттеров относительно слаб» легированные слои с низкими оптич. <потерями, что способствует снижению порогового тока гетеролазера и повышениюдифференц. 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 однойособенности 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 предельномснижении пороговой плотности тока инжекционных лазеров с двойной гетероструктурой,«ФТП», 1973, в. 4, с. 763; Казаринов Р. Ф., С у р и с Р. А., Сверхинжекцияносителей 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 го 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.