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

2. Бир томонлама инжекция.

Бир томонлама инжекция (пуркалиш) ва суперинжекция ўтказувчанлик зонаси Е_с ва валент зонаси Е_v орасида энергия узилиши хисобига тақиқланган зона кенглиги тор бўлган материалга ўтишдаги ва аксинча бўлгандаги ток ташувчилар учун тўсиқ потенциал бир хил бўлмайди. Мисол учун, n-р гетероўтишда ўтказувчанлик зонадаги энергия узулиши Е_С кенг зонали яримўтказгичга электронларнинг инжекциясига қўшимча қаршилик кўрсатади, потенциал тўсиқ баландлиги ортади (13-расм).

р-n гетероўтишда эса валент зонадаги энергия узилиши Е_V эса ковакларнинг инжекциясига қаршилик кўрсатади. Бунинг натижасида ковакларнинг тор зонали яримўтказгичга бир томонлама инжекцияси содир бўлади. Инжекцияланган электрон ва коваклар хосил қилган ток
exp (7)
кўпайтмага пропорционал равишда фарқ қилади.
Бу эффект яримўтказгичли қурилмаларни ишлаб чиқаришда янги имкониятларни очади ва айниқса, кенг зонали эмиттерли транзисторларда муҳим аҳамият касб этади.
Ж.И.Алферов лабораториясида биринчи марта гетероўтишларда тор зонали яримўтказгичга инжекцияланаётган заряд ташувчилар зичлиги, кенг зонали материалга инжекцияланаётган заряд ташувчилар зичлигидан катта бўлиши тажрибаларда кузатилган.

13-расм. Идеал р-n гетероўтишнинг мусбат кучланишдаги зона диаграммаси
3. Суперинжекция эффекти.

Гетероўтишлар чегарасида зоналар узилиши ( ва ) мавжуд бўлишлиги ажойиб бир ҳодисани – суперинжекция ҳодисасини келтириб чиқаради: тўғри йўналишда берилган кучланишнинг муайян қийматида тор зонали яримўтказгичга инжекцияланган ноасосий заряд ташувчилар зичлиги кенг зонали эмиттердаги асосий заряд ташувчиларнинг мувозанатий зичлигидан ортиқ бўлиб олади. Бу ҳодисани Ж.И.Алферов ва ҳамкасблари 1966 йилда башорат қилган, 1968 йилда эса гетероўтишларда тажрибада кузатилган.

Эпитаксиал яримўтказгичда см^-3, таглик вазифасини ўтаган да эса см^-3 қилиб олинган. Ўтиш кескин бўлган. Алюминийнинг х ҳиссаси 0.1 дан 0.3 гача бўлган, бунда нинг зоналари тузилиши никига ўхшаш бўлган. Бу гетероўтишларда тор зонали яримўтказгич , электронлар эмиттери эса кенг зонали бўлиб, тажрибаларда ўлчанган даги электронларнинг зичлиги ~5•10¹⁷ см^-3, яъни даги мувозанатий зичликдан ( см^-3) анча катта бўлиб чиққан.
Буни тушунтириш қийин эмас. Мувозанат шароитида n-яримўтказгичнинг ўтказувчанлик зонаси туби р-яримўтказгичникидан пастда, n-яримўтказгичдаги электронлар зичлиги р-яримўтказгичдагидан анча юқори, аммо тўғри кучланиш берилганда n-яримўтказгичда электронлар учун потенциал тўсиқ пасайиб, n-соҳадан р-соҳага электронлар инжекцияланади. Кучланишнинг муайян қийматида n-яримўтказгичнинг ўтказувчанлик зонаси туби р-соҳаникидан юқори бўлиб қолиши ҳам мумкин, чунки, агар бўлса, ташқи кучланишнинг кўп қисми гетероўтишнинг n-қатламига тушади, бу ҳолда р-яримўтказгичдаги электронлар зичлиги уларнинг n-яримўтказгичдаги (эмиттердаги) мувозанатий зичлигидан ортиқ бўлади , суперинжекция ҳодисаси юз беради, бу ҳодиса ўтказувчанлик зоналари узилиши катталигига жуда боғлиқ; ҳисоблашларнинг кўрсатишича, инжекцияланган заряд ташувчиларнинг энг катта зичлиги
(8)
бўлиши керак. бўлиши учун бўлиши зарур, бу гетероўтиш ажралиш чегарасида ( ) n-яримўтказгичнинг ўтказувчанлик зонаси туби р-яримўтказгичникидан юқори демакдир.
Суперинжекция эффекти гетероўтиш асосидаги яримўтказгичлар параметрларини муҳим даражада яхшилаш имконини беради.