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

а) гетероўтишлар

Бундай гетероўтишларнинг вольт-ампер характеристикалари (ВАХ) тўғри йўналишда кучланиш берилганда қуйидагича ёзилади.

(15)
Вольт – ампер характеристикасини бундай ифодаси ва температурага боғлиқлиги Шокли-Нойс-Саа назариясига мос тушади.

16-расм. Кескин анизотип р-n ва n-р гетероўтишларнинг зона диаграммалари.

Агарда n – галлий арсениднинг концентрацияси 10¹⁸ см^-3 дан катта бўлса, вольт – ампер характеристиканинг бошланиш қисмида токнинг кучланишга экспоненциал боғлиқлиги кузатилади.

(16)
- нинг қиймати 77⁰ к дан 300⁰ к гача бўлган оралиқда температурага боғлиқ бўлмайди.
Хона температурасидан юқори температураларда температурага қуйидагича боғланган
(17)

ВАХ тўғри тармоғининг бундай кўринишда бўлиши ток ташувчиларнинг диагонал туннелланиш модели асосида тушунтирилади.
Бундай гетероўтишлардаги ток ўтиш механизми, тор зонали материал ҳажмий заряд қатламидаги иссиқлик генерацияси билан тушунтирилади. ВАХнинг тескари тармоғида токнинг кучланишига боғлиқлиги қуйидаги муносабатда бўлади.
(18)
ВАХ тескари тармоғининг кўриниши p-n гомоўтишникидек 30-400⁰ К температура интервалида бўлади. 400⁰ К дан юқори температураларда .
б) гетероўтишлар.

Бундай турдаги гетероўтишлар вольт – ампер характеристикаларида 300⁰ К температурадан юқорида иккита экспоненциал тармоқ мавжуд бўлиб, улар қуйидаги формула орқали характерланади.

(19)
Биринчи тармоқда , иккинчи тармоқда .
Хона температурасидан паст температураларда эса фақат битта тармоқ кузатилади . Биринчи тармоқ хусусияти хажмий қатламда заряд ташувчиларнинг рекомбинацияси орқали, ток ва кучланиш орасидаги боғланиш Шокли-Нойс-Саа модели орқали тушунтирилади.
p-n гетероўтишларда кенг зонали материал заряд ташувчиларининг концентрацияси 10¹⁷ см^-3 дан катта бўлганда ток ўтиш механизмида вольт-ампер характеристиканинг бошланғич қисмида туннель эффекти асосий рол ўйнайди.
Вольт-ампер характеристиканинг тескари тармоғида бир нечта соҳалар кузатилади. Биринчи соҳада токнинг кучланишга боғлиқлиги: (18) формула каби
ВАХнинг кўриниши температурага, концентрацияга ва ҳажмий заряд қатлами кенглигига боғлиқ бўлади.
p-n гетероўтишларда кичик кучланишлар соҳасида тескари ток қиймати тор зонали материалнинг ҳажмий заряд соҳасидаги ток ташувчиларнинг иссиқлик генерацияси орқали тушунтирилади. Тескари кучланишнинг ортиши билан, ҳажмий заряд кенглигининг ортишига қарамасдан, тор зонали материал ўтказувчанлик зонасидан туннелланувчи заряд ташувчилар учун потенциал тўсиқ шаффофлиги ортади. Шунинг учун ВАХнинг тескари тармоғида токнинг кучланишга кескин боғлиқлик соҳаси кузатилади.

17-расм. Кескин изотип n-N (а) ва p-P (б) гетероўтишларнинг зона диаграммалари.

Кескин изотип n-N ва p-P гетероўтишларнинг зона диаграммалари 17-расмда кўрсатилган. Айнан шу расмларда кўрсатилган ўтказувчанлик зонасидаги узилишлар ва валент зонасидаги узилишлар квант ўралар, квант нуқталар ҳосил қилишда ва ўтапанжаралар тайёрлашда муҳим омил бўлиб хизмат қилади.