ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ, ОБРАЗУЮЩИМ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ

Для того чтобы в кристаллической решетке двух материалов , составляющих гетеропереход, не было дефектов , необходимо как минимум , чтобы два материала имели одну и ту же кристаллическую структуру и близкие периоды решеток . В этом случае структура получается без напряжений. Ясно, что не все материалы могут быть использованы для создания гетероперехода . На рисунке 6 представлены наиболее часто применяемыe материалы для создания гетеропереходов. Руководствуясь приведенным рисунком, можно создавать гетеропереходы « на заказ» с желаемой величиной разрыва зон или квантовую яму с заданной формой потенциала .

Рисунок 6. График зависимости энергии запрещенной зоны при низкой температуре отпостоянной решетки для ряда полупроводников со структурой алмаза и цинковой обманки .Затененные области объединяют группы полупроводников с близкими постояннымирешеток . Полупроводники, соединенные сплошными линиями , образуют между собой стабильные твердые растворы . Отрицательное значение , приведенное для энергиизапрещенной зоны HgSe, является спорным . Штриховые линии указывают на непрямые запрещенные зоны.

 

При определении свойств тройных и четверных соединений можно пользоваться обобщенным правилом Вегарда. В этом случае тройной состав можно описать как сочетание двух , а четверной , как сочетание трех или четырех двойных соединений. При этом значения физических параметров ( или ) сложного соединения представляютсобой средние значения параметров двойных соединений, взятых с весом ,пропорциональным их доле :

Для согласования эмпирических зависимостей с экспериментальными данными в правую часть этих соотношений вводят члены , квадратичные по x и y. В Таблице 1 приведены некоторые параметры наиболее распространенного тройного соединения AlGaAs .

Из правила Вегарда следует, что можно подобрать такой состав тройного соединения , при котором будут совпадать параметры решеток , но зонные параметры будут различные . Таким образом, можно получать гетеропереходы с заданными зонными параметрами. Так на подложке GaAs может быть выращен без значительных напряжений AlAs, а также твердый раствор практически любого состава. Как видно из графика у твердого раствора период решетки меняется менее чем на 0.15% при изменении х 0 до 1. Существует очень мало материалов , которые образуют гетеропереход с GaAs без напряжений.

Альтернативой подложки арсенида галлия является InP. Но на данной подложке могут быть без напряжений выращены только два твердых раствора: и .