Kvant o'rasidagi elektronlarni minizo’nalar aro o’ptik otishlar

§2. Гетероўтишларнинг электрик ва фотоэлектрик хоссалари.

Гетероўтишларда потенциал тўсиқнинг шакли гомо р-n ўтишдаги тўсикдан катта фарқ қилади, шунинг учун гетероўтишларда ток ўтиш механизми ўзига ҳос хусусиятларга эга. Бу ҳолда икки томон чегара қисмида турли хил тақиқланган зона кенглигига, эффектив массага, диэлектрик сингдирувчанликка эга бўлган икки турли яримўтказгичлар жойлашган. Бу эса кескин гетероўтишларда оптик ойна эффекти, бир томонлама инжекция, суперинжекция, ички зонали туннел эффектларини юзага келтиради.

Силлиқ гетероўтишларда ташқи электр майдонсиз тақиқланган зона кенглиги градиенти хисобига фақат бир турдаги ток ташувчига таъсир қилувчи куч хосил бўлади ва бунинг ҳисобига асосий бўлмаган заряд ташувчиларнинг диффузия узунлигини бошқариш мумкин бўлади.


1. Оптик ойна эффекти.

Маълумки, оддий р-n ўтиш асосида тайёрланган фотодиод, фотоэлемент, фототранзисторларнинг спектрал сезгирлик соҳаси жуда тор бўлади. Бунга сабаб яримўтказгич материалининг тақиқланган зонаси E_g дан кичик энергияга эга бўлган квантлар яримўтказгичда деярли ютилмай ўтиб кетади. Катта энергияли квантлар эса, асосан, сиртда ютилади. Натижада, яримўтказгичли фотодиод сиртида ютилган квантлар ҳам сиртда электрон-ковак жуфтини ҳосил қилади. Ҳосил бўлган электрон-ковак жуфти р-n ўтиш томон диффузияланади. Йўлда, яримўтказгич ҳажмида уларнинг кўпчилиги қайтадан рекомбинациялашади. Шундай қилиб электрон-ковак жуфтининг маълум бир қисмигина р-n ўтишгача етиб боради, у ерда улар икки томонга ажратилади ва улар фототок ҳосил қилади.

Шундай қилиб, генерацияланган электрон-ковак жуфтларининг катта қисми фототок ҳосил қилмаслиги туфайли фотодиод, фотоэлемент, фототранзисторларнинг сезгирлиги пасайиб кетади, спектрал сезгирлик соҳаси тор бўлади. Иккинчи томондан, сиртда генерацияланган электрон-ковак жуфтларининг р-n ўтишгача диффузияси учун кетадиган вақт ҳисобига фотодиод ва фототранзисторларнинг тезкорлиги ҳам пасайиб кетади.
Гетероўтишлар бу ҳолда принципиал устунликка эгадирлар. Гетероўтишлар таъқиқланган зонаси катта бўлган материал томонидан ёритилганда, нур бемалол яримўтказгич ҳажмига киради ва бевосита гетероўтиш чегарасида ютилади. Буни гетероўтишлардаги оптик ойна эффекти деб аталади. Бу ҳолда E_g2>hV>E_g1 оралиқдаги квантлар кристал тузилма ичига кириб боради ва бевосита гетероўтиш ҳажмий заряд қатламида ютилади [32].
Гетероўтишлар асосида фотодиод, фотоэлемент, фототрпнзисторлар тайёрлашда оптик ойна эффекти қатор афзалликларга олиб келади: 1) нурланиш бевосита кристал ичига кириб боради ва гетероўтиш чегарасида ютилади. 2) электрон-коваклар генерацияси ва ажралиши бир нуқтада содир бўлади.
Айтиб ўтилган афзалликлар гетероўтишлар асосида тайёрланган фотодиод, фотоэлемент, фототранзисторлар спектрал сезгирлик соҳасининг кенгайишига, самарадорлиги ва тезкорлигининг ортишига олиб келади (12-расм). Шунингдек, [29], Al_xGa_1-xAs-GaAs тизимидаги р-n гетероўтишларда тушаётган ёруғликнинг 1,4-2,0 эВ оралиғида қисқа тўлқин соҳасида спектрал чегарани осонлик билан бошқариш мумкин.

12-расм. nGaAs-pAl_xGa_1-xAs гетероўтишларда ички квант самарадорликнинг тор зонали яримўтказгичдаги ток ташувчилар концентрацияси ва кенг зонали яримўтказгич таркибига, яъни тақиқланган зона кенглигига боғлиқлигини тажрибада [29] ўрганиш натижалари.