半导体超晶格研究.pdf

维普资讯 ；≥} 专 题 文 献躺隧 半导体超 晶格文献研 究 梁 荫 熹 超薄的半导体薄层所组成的周期性结构。两 一 、 半导体超晶拮研究概述 种薄层可 以是不 同种类材料 (它们之间形成 1969年美国 IBM 公司江畸 (L Esa- 多重半导体异质结)，也可以是掺杂类型不同 ki)和朱兆祥博士首次发表题为 《半导体 内 的同一种材料(形成多重 P-N 结)，前一种 超 晶格和负 电导率》 (L_EsakiandR．Tsu， 称作组分超晶格，届一种称作掺杂超晶格 。超 Superlattice and Negative Conductivity in 晶格材科中备薄层组分、厚度和其他结构参 Semiconductors， IBM Res．Not，RC一2418， 数可根据人们要求设计 ，其尺寸可达到原子 Mar 1969)学术论文 ，从此揭开 了半导体科 尺度 (几个埃)的数量级 。也有人称之为人工 学技术历史上新 的一页。建立 在分子束外延 改性材料 。 超晶格中包括所谓量子阱。 窄 (MBE)和金属有机物化学汽 相 沉 积 (M0． 禁带 的砷化镓 (GaAs)夹在 宽禁带的铝镓砷 CVO)技术基础上的超 晶格 (sL)及有关二 (GaA1As) 固溶体之间 ，形成势垒和势阱 ，而 维 电子气 (2DEG)、量子阱 (Qw)等问题 已 电子和空穴在能量高的势垒上是停 不住 的， 成为世界各国半导体学家们注意 的中心 。超 所 以要掉进能量低 的砷化镓 阱中 ，当势阱厚 晶格在物理上和技术应用前景上的极端重要 度薄到几个到几十个原 子层厚度 (称之为 电 性 ，使人们认为这是江畸对半导体科学技术 子被 限制在量子尺寸上)时 ，电子运动服从 的又一重大贡献 ，其意义或许超过了他 因之 量子规律 ，故得名量子阱。1972年 IBM 公 荣获诺贝尔奖金的隧道二极管的发明。 司的江畸和张立 纲 (L_L．Chang)首 先 用 “半导体 ”原是一类材料的总称 ，由于性 MBE 方法生长 出一维方 向的半导 体超 晶格。 能的特殊性睫得它广泛应用于 电子学和社会 困 MBE设备价格昂贵 ，1975年前只有资金 生活的备个领域 。 往半导体材料主要是指 雄厚 的 IBM 公司和 贝尔实验室在军方 资助 锗 、硅和郫化镓等元素和化台物 ，它们的能带 下进行 SL研究。国际上大部分科学家 都在 结构是固定的，要想改变材料性能 只能通过 观望 。1975年 贝尔实验室 VanderZiel等 引入缺陷或掺杂等方法实现。为此人们梦寐 人首次在 GaAs]GaAIAs量子阱结构 中观察 教得物理性能和电子能带结构均 由^工设计 到光学泵浦的激光振荡 ，以后该领域研究十 和为人所控翩的半导体材料 。经过众多科学 分活跃。1978年 ，美国伊利诺斯大学的 N． 家多年努力 ，江畸终于如愿 偿。所谓超 晶 Holonyak研究小组研究成功室温连续 工作 格 (sL)是 由依次相问的两种(或两种 以上) 量子阱激光器 ，从而为量子阱器件实际应用 维普资讯 展示 了令人鼓舞的前景o 70年代后 期 导 即