异质结

[拼音]：yizhijie

[外文]：heterojunction

一种半导体材料生长在另一种半导体材料上所形成的接触过渡区。依照两种材料的导电类型分同型异质结（P-p结或N-n结）和异型异质(P-n或p-N)结。多层异质结称为异质结构。

W.B.肖克莱发明晶体管时就曾设想利用异质结宽带隙发射极单向注入的特点来提高发射极的注入比，从而获得晶体管更大的电流放大系数。但直到60年代初期外延生长技术发展之后，实验研究才广泛开展起来。

到80年代，人们研究的异质结对材料已超过30种。按照两种材料晶格常数的失配程度，异质结可分为两类，即匹配型异质结和失配型异质结，前者以GaAs/Ge为代表，后者以Ge/Si为代表，其失配度墹ɑ/ɑ₀（ɑ₀为母体材料晶格常数，墹ɑ为外延异质材料晶格常数与母体材料晶格常数差值）分别为0.08％和4.1％，相应的失配悬挂键密度为1×10¹²/厘米²及1×10¹⁴/厘米²，通常以1×10¹³/厘米²悬挂键密度作为大致区分这两种类型异质结的界限。

利用现代三元系、四元系固溶体材料外延生长技术可得到接近理想匹配的异质结。

由于两种异质材料具有不同的物理化学参数（如电子亲和势、 带结构、介电常数、晶格常数等）， 接触界面处产生各种物理化学属性的失配，使异质结具有许多不同于同质PN结的新特性。例如，在光学上有窗口效应、波导效应，在电学上有单向注入效应和对注入载流子的空间定域限制效应等。因此60年代以来人们十分重视对异质结材料和器件的研究，尤以Ⅲ－Ⅴ族材料异质结光电子器件为最，其代表性成就为室温下连续波工作寿命达百万小时的AlGaAs／GaAs双异质结激光器(DHLD)的问世，促使大容量光纤通信的研究进入工程实用阶段。另一成就是对调制掺杂场效应晶体管的研究，它采用(AlGaAs)/GaAs异质结构高低掺杂复合沟道。注入载流子的输运是在带隙较小的高纯GaAs材料中进行，迁移率很高；沟道中大量载流子则由带隙较高的高掺杂的AlGaAs提供，这就解决了高传输速率和低内阻抗的矛盾，使器件响应速度达到13～17皮秒，可与超导约瑟逊器件相媲美。异质结的另一个研究课题是量子尺寸超薄层异质结构激光器，即量子阱激光器。它有很多新特点，例如谱线窄，温度系数小，可调谐等。这是一种新颖的量子效应功能器件。

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