半导体物理复习笔记：第十篇

异质结

两种不同的半导体材料结合在一起，组成的结称为异质结。因为是异质，所以两边材料不一样，是异！物！

异质结由于成结的两种半导体材料具有不同的禁带宽度，而出现特殊的结区能带结构和特性。

分类

导电类型

按导电类型可分为：

• 反型异质结
  • (p)Ge-(n)GaAs
  • (p)Ge-(n)Si
  • (p)Si-(n)GaAs
  • (p)Si-(n)ZnS
• 同型异质结
  • (n)Ge-(n)GaAs，
  • (p)Ge-(p)GaAs
  • (n)Ge-(n)Si
  • (n)Si-(n)GaAs

界面过渡情况

按界面过渡情况可分为：

• 突变异质结（过渡发生于几个原子距离）
• 缓变异质结（过渡发生于几个扩散长度）

能带相对位置

按能带相对位置可分为：

• 跨隙型（I型）：半导体 A 的分别高于和低于半导体 B 的相应带
• 交错隙型（II 型）：半导体 A 的导带和价带高于半导体 B 的相应带
• 断隙型（III 型）：半导体 A 与半导体 B 带隙不重叠

异质结的能带图

不考虑界面态时的能带图

上图左为(n)Ge-(p)GaAs的突变反型异质结接触。电子由Ge一侧向GaAs一侧流动，而空穴由GaAs一侧向Ge一侧流动。

考虑界面态时的能带图

若考虑到界面态的影响，则前面的各种异质结的能带图必须进行修正。从半导体材料的晶格结构方面考虑，引入界面态的一个主要原因，是形成异质结的两种半导体材料的晶格失配。

根据表面能级理论计算求得，当具有金刚石结构的晶体的表面能级密度在$10^{13}\ \text{cm}^{-2}$时，在表面处的费米能级位于禁带宽度的约1/3处，这个值被称为巴丁极限。

悬挂键起到的作用和半导体类型刚好相反！具体原因参考 半导体物理复习笔记：第八篇 的表面态一章。

半导体磁和压阻效应

霍尔效应

将半导体放置在一个磁场内，对其通电，导体内的电荷载流子受到洛伦兹力而偏向一边，继而会产生电压，我们称这种磁效应为霍尔效应，所产生的电压成为霍尔电压。

其中n为导体单位体积内的自由电子数。平衡时霍耳电场力将抵消洛伦兹力，由此可求出霍尔电场与霍耳电压。

要注意n型与p型半导体的霍尔系数正负性！

n型负p型正，因为载流子不同带的电荷极性相反，载流子偏转方向虽然一样，但是电势刚好相反。

还是看看远处的左手定则吧家人们