Heterostruktur

Heterostruktur – yarımkeçiricilər fizikasında termin olub, qadağan olunmuş zolağının eni müxtəlif olan yarımkeçiricilərdən ibarət, altlıq üzərində yetişdirilmiş laylı strukturları ifadə edir. İki müxtəlif yarımkeçirici arasında heterokeçid yaranır burada yükdaşıyıcıların yüksək konsentrasiyası və bunun nəticəsində cırlaşmış ikiölçülü elektron qazı yaranır. Əgər yarımkeçiricilərin hər ikisi eyni tiplidirsə, izotip heterokeçid alınır, əgər yarımkeçiricilər müxtəlif tiplidirsə, anizotip heterokeçid yaranır. Yarımkeçiricilərin keçid sərhəddində qadağan olunmuş zolağın eni, yükdaşıyıcıların yürüklüyü, effektiv kütləsi və digər xarakteristikaları dəyişilir. Kəskin heterokeçiddə xassələrin dəyişilməsi həcmi yüklər oblastının eni tərtibində, və ya ondan kiçik məsafələrdə baş verir. Müxtəlif heterokeçidlərin və monokeçidlərin kombinasiyası heterostrukturlar adlanır.

Heterokeçidin yaranması ancaq kontakta gətirilmiş maddələrin kristal qəfəslərinin tiplərinin, istiqamətlərinin və qəfəs sabitlərinin üst-üstə düşməsi, və ya az fərqlənməsi zamanı mümkündür. Digər tərəfdən ideal heterokeçiddə keçid oblastı struktur və digər defektlərdən (dislokasiyalardan, nöqtəvi defektlərdən və s.), mexaniki gərginliklərdən azad olmalıdır. Heterokeçidin yaradılması zamanı və hazırlanmış heterokeçidin keyfiyyətliliyi üçün qəfəs sabitindən (a) əlavə, maddələrin dielektrik nüfuzluğunu və elektrona hərislik enerjisini (χ), maddələrin çıxış işini (U) bilmək lazımdır. Homokeçidlərdən fərqli olaraq heterokeçidlər valent və keçirici zonanın lazımi potensial profilini yaratmaq üçün daha böyük mütəhərrikliyə malikdirlər. Heterokeçid yaratmaq üçün  bir çox üsullardan istifadə olunur. Ən geniş yayılmış üsullar molekulyar şüa epitaksiyası (I üsul)  və metal orqanik birləşmələrin qaz fazasından epitaksiyasıdır (II üsul). I üsul presezion (atom monolayının ölçüsü tərtibi)  dəqiqliyi ilə heterokeçid yaratmağa imkan verir. II üsul belə dəqiqliyə malik olmasa da, birinci metodla müqayisədə təbəqələrin daha böyük böyümə sürətinə malikdir. Bu metodlar əsasında alınmış AIIIBV monokristalları və onların Ga-un və Al-un arsenidləri, fosfidləri, antimonidləri əsasında bərk məhlullarının monokristallik heterokeçidləri daha geniş tətbiq olunur. Ga-un və Al-un kovalent radiuslarının ölçülərinin yaxın olması nəticəsində, kimyəvi tərkibin dəyişməsi qəfəs sabitini demək olar ki, dəyişdirmir. AIIIBV əsasında alınmış günəş elementləri  kosmosda 30%, onların modulları isə 17%- dək effektivlik nümayiş elətdirirlər. Heterokeçidləri, həmçinin, çoxkomponentli (dördqat və daha çox) tərkibi geniş intervalda dəyişdikdə qəfəs sabiti dəyişməyən bərk məhlular əsasında alırlar.

Heterokeçidlər adətən heterostrukturlarda elektronlar və deşiklər üçün potensial çuxurların yaradılmasında istifadə olunurlar. Heterostrukturlarda baş verən əsas fundamental fiziki hadisələr bunlardırlar: birtərəfli injeksiya; ifrat injeksiya; kvazielektrik sahədə diffuziya; elektron məhdudluğu; optik məhdudluq, ”pəncərə” effekti; heterosərhəddə diaqonal tunel keçidi. Heterostrukturlar əsasında aşağıdakı cihazlar yaradılmış və geniş tətbiq olunurlar: otaq temperaturunda aşağı  hüdud gərginliklərində işləyən lazerlər; paylanmış əks əlaqəli və paylanmış Breqq güzgülü lazerlər; infraqırmızı lazerlər; yüksək effektivlikli işıqsaçan diodlar; fotodetektorlar və günəş elementləri; yarımkeçirici lazerlər əsasında yarımkeçirici inteqral optika; genişzolaqlı emitterli heterobipolyar tranzistorlar; işıq siqnalı ötürən tranzistorlar; tiristorlar; dinistorlar; infraqırmızı işığı görünən işığa çevirən çeviricilər; effektiv soyuq katodlar. Müxtəlif yarımkeçiriciləri kombinə edərək  digər maraqlı strukturlar ifratqəfəslər, çoxlu kvant çuxurlarına malik strukturlar yaratmaq olar. Əgər yarımkeçiricilər müxtəlif qəfəs sabitlərinə malikdirlərsə, özü formalaşan kvant nöqtəli strukturlar yaratmaq mümkündür.

 Ədəbiyyat 
 Физический энциклопедический словарь, Москва «Советская энциклопедия» 1984.
 Ж.И.Алфёров, История и будущее полупроводниковых гетероструктур, Физика и техника полупроводников, 1998, том 32, №1.
 Sze S.M., K.Ng Kwok, Physics of Semiconductor Devices, New Jersey, A John Wiley & Sons, 2007.
 Feucht, D. Lion & A.G. Milnes (1970), written at New York and London, Heterojunctions and metal-semiconductor junctions, Academic Press
 С.Зи, Физика полупроводниковых приборов 1, Москва «Мир» 1984.
 С.Зи, Физика полупроводниковых приборов 2, Москва «Мир» 1984.
 H.B.Abdullayev, Z.Ə.İskəndərzadə, Yarımkeçirici çeviricilər, “Elm” nəşriyyatı, Bakı-1974.
 Г.Б.Абдуллаев, З.А.Искендер-заде, Некоторые вопросы физики электронно-дырочных переходов, Издательство «Элм», Баку-1971.

Kateqoriya:Yarımkeçiricilər fizikası