第三章-异质结能带图

3.1突变反型异质结能带图3.1.1pN异质结能带图根据两种半导体材料的电子亲和能、禁带宽度和功函数的不同，基于Anderson模型的pN异质结能带图通常分为4种情况：qVD1Eg1ΔEcqVD2Eg2qVD1Eg1ΔEcqVD2Eg21g122121,,E1g122121,,E（1）第一种情况第一种情况能带图的伏安特性关系式为：)(exp)(exp)exp(122dkTqVkTqVkTqVEAJDC2n1n2DdLDqNA其中，qVD1Eg1ΔEcqVD2Eg2（2）第二种情况211g121,E]1))[exp(exp(dkTqVktqVEAJDC2n1n2DdLDqNA其中，（3）第三种情况2g21g12121,,EE]1))[exp(exp(dkTqVktEqVAJCDqVD1Eg1ΔEcqVD2Eg2CDEqV1)(exp)(exp)exp(122dkTqVkTqVkTqVAJDCDEVVq)(11qVD1Eg1ΔEcqVD2Eg2CDEqV1)(exp)(exp)exp(122dkTqVkTqVkTqVAJD]1))[exp(exp(dkTqVktEqVAJCDCDEVVq)(11若则（4）第四种情况1g12g2121,EEqVD1Eg1ΔEcqVD2Eg2CDEqV1]1))[exp(exp(dkTqVktEqVAJCD与第三种情况qVD1ΔEC时,伏安特性关系式相同qVD1Eg1ΔEcqVD2Eg2CDEqV1与第三种情况qVD1ΔEC时,伏安特性关系式相同)(exp)(exp)exp(122dkTqVkTqVkTqVAJD文献报道中的pN异质结能带图大多数都属于第三种情况，例如：pN-Ge/Si,pN-Ge/GaAs,pN-Ge/ZnSe,pN-Si/GaAs,pN-Si/ZnS,pN-GaAs/GaP,pN-PbS/Ge,pN-PbS/Cds第二种情况主要有：pN-Si/CdSe,pN-Si/CdS,pN-GaAs/ZnSe,pN-ZnTe/ZnSe,pN-ZnTe/Cd第三种情况主要有：pN-PbS/GaAs第四种情况主要有：pN-GaSbAs/InGaAs3.1.2nP异质结能带图基于Anderson模型的nP能带图也分为4种情况：2121,qVD1Eg1ΔEVqVD2Eg2qVD1Eg1ΔEVqVD2Eg2（1）第一种情况2g21E2g21E)(exp)(exp)exp(122VkTqVkTqVkTqVEAJD第一种情况能带图的伏安特性关系式为：第二种情况能带图的伏安特性关系式为：1)(exp)exp(VkTqVkTqVEAJDqVD1Eg1ΔEVqVD2Eg2（2）第二种情况22112121,,ggEEP1P1A2LDqNA（3）第三种情况22112121,,ggEEqVD1Eg1ΔEVqVD2Eg2CDEqV11)(exp)exp(VkTqVkTqVEAJD第三种情况能带图的伏安特性关系式为：当正向偏压使能带图中的负尖峰势垒（对空穴而言）即q(VD1-V1)ΔEV时，相应的伏安特性关系式为：)(exp)(exp)exp(122kTqVkTqVkTqVAJDqVD1Eg1ΔEVqVD2Eg2（3）第三种情况22112121,,ggEECDEqV1)(exp)(exp)exp(122kTqVkTqVkTqVAJD此种情况伏安特性关系式为：当反向偏压使能带图中的负尖峰势垒（对空穴而言）即q(VD1+︱V1︱)ΔEV时，相应的伏安特性关系式为：1)(exp)exp(VkTVqkTEqVAJD（4）第四种情况22112121,,ggEEqVD1Eg1ΔEVqVD2Eg2CDEqV1此种情况与第三种情况能带图qVD1ΔEc时的伏安特性关系式相同qVD1Eg1ΔEVqVD2Eg2（4）第四种情况22112121,,ggEECDEqV1此种情况与第三种情况能带图qVD1ΔEc时的伏安特性关系式相同文献报道中的nP异质结能带图大多数都属于第三种情况，例如：nP-Ge/GaAs,nP-Si/GaP,nP-InSb/Si,nP-InAs/ZnTe,nP-GaAs/GaP第二种情况主要有：nP-CdSe/ZnTe,nP-CdSe/Se第一种情况和第四种情况很少在文献中出现3.2突变同型异质结能带图根据两种半导体材料的电子亲和能、禁带宽度和功函数的不同，基于Anderson模型的nN异质结能带图通常分为4种情况：（1）第一种情况22112121,,ggEEqVD1Eg1ΔECEg2qVD1CDEqV1)(exp)(exp)exp(122kTqVkTqVkTqVBJD2/12)2(nDmkTqNBqVD1Eg1ΔECEg2qVD1CDEqV11)(exp)exp(CkTqVkTEqVBJD伏安特性关系式为：（2）第二种情况22112121,,ggEEqVD1Eg1ΔECEg2qVD21)(expkTqVBJ伏安特性关系式为：正向偏压的方向由材料2指向材料1（3）第三种情况2112121,,gEqVD1Eg1ΔECEg2qVD2CDEqV21)(expkTqVBJ伏安特性关系式为：当q（VD2-V2）ΔEC时，相应的伏安特性关系式为：)(exp)(exp)exp(212kTqVkTqVkTqVEBJDCqVD1Eg1ΔECEg2qVD2CDEqV2)(exp)(exp)exp(212kTqVkTqVkTqVEBJDC伏安特性关系式为：正向偏压的方向由材料2指向材料1（4）第四种情况22112121,,ggEEqVD1Eg1ΔECEg2qVD2第四种情况能带图的伏安特性关系式与第一种情况qVD1ΔEC能带图的伏安特性关系式相同文献报道中的nN异质结能带图属于第一种情况的有：nN-Ge/Si,nN-Ge/GaAs,nN-Si/GaAs,nN-Si/ZnS属于第三种情况的主要有：nN-Si/CdSe,nN-GaAs/ZnSe，nN-CdTe/CdS3.2.2pP异质结能带图由于大多数半导体材料的空穴迁移率都很低，pP异质结的研究开展的很少，但作为一个类别有必要讨论pP异质结能带图，以保证体系的完整性。基于Anderson模型的pP能带图也分为4种情况：qVD1Eg1ΔEVEg2qVD2（1）第一种情况22112121,,ggEE)(exp)(exp)exp(122kTqVkTqVkTqVBJD伏安特性关系式为：2/12)2(pAmkTqNB（2）第二种情况22112121,,ggEEqVD1Eg1ΔEVEg2qVD21)(expkTqVBJ伏安特性关系式为：正向偏压的方向由材料1指向材料2（3）第三种情况122112121,,ggEEqVD1Eg1ΔEVEg2qVD2VDEqV21)(expkTqVBJ伏安特性关系式为：正向偏压的方向由材料1指向材料2当q（VD2-V2）ΔEV时，相应的伏安特性关系式为：)(exp)(exp)exp(212kTqVkTqVkTqVEBJDVqVD1Eg1ΔEVEg2qVD2VDEqV2伏安特性关系式为：)(exp)(exp)exp(212kTqVkTqVkTqVEBJDV正向偏压的方向由材料1指向材料2（3）第三种情况2112121,,gEqVD1Eg1ΔEVEg2qVD2其伏安特性和第一种情况能带图的伏安特性关系式相同文献报道中的pP异质结能带图属于第一种情况的有：pP-Ge/GaAs,pP-Si/GaP,pP-GaSb/ZnTe,pP-PbS/Ge