ї свідчив, що p-n -перехід в гомогенному за складом напівпровіднику ( гомоструктура ) не може забезпечити оптимальні параметри багатьох приладів. Стало ясно, що подальший прогрес пов'язаний із створенням p-n -переходу на кордоні різних за хімічним складом напівпровідників ( гетероструктурах ).
Лазери на гомопереходах були неефективні через високі оптичних і електричних втрат. Порогові струми були дуже високі, а генерація здійснювалася тільки при низьких температурах.
Незабаром були сформульовані загальні принципи управління електронними та світловими потоками в гетероструктурах.
Спочатку теорія розвивалася значно швидше, ніж практична реалізація пристроїв.
У той час існував загальний скептицизм з приводу створення В«ідеальногоВ» гетероперехода, тим більше з теоретично пророкує інжекційними властивостями.
Отже, реалізація гетероперехода відкривала можливість створення більш ефективних приладів для електроніки та зменшення розмірів пристроїв буквально до атомних масштабів.
Максимальний ефект очікувався при використанні гетеропереходов між напівпровідником, службовцям активною областю приладу, і більше ширококутного напівпровідник. В якості найбільш перспективних у той час розглядалися системи GaP-GaAs і AlAs-GaAs. Для В«СумісностіВ» ці матеріали в першу чергу повинні були задовольняти самому важливій умові: мати близькі значення постійної кристалічної решітки.
Справа в тому, що численні спроби реалізувати гетероперехід були безуспішними: адже не тільки розміри елементарних осередків кристалічних граток напівпровідників, складових перехід, повинні практично збігатися, але і їх теплові, електричні, кристаллохимические властивості повинні бути близькими, як і їх кристалічні і зонні структури.
Таку гетеропари знайти не вдавалося. І ось за це, здавалося б, безнадійну справу взявся Ж.І. Алфьоров. Потрібний гетероперехід, як виявилося, можна було формувати шляхом епітаксіального вирощування, коли один монокристал (вірніше, його монокристалічна плівка) нарощувався на поверхні іншого монорісталла буквально пошарово - один монокристалічний шар за іншим. До нашого часу розроблено багато методів такого вирощування. Це і є ті самі високі технології, які забезпечують не тільки процвітання електронних фірм, але і безбідне існування цілих країн.
Спочатку була зроблена спроба створити подвійну гетероструктуру GaP 0,15 As 0,85 -GaAs. І вона була вирощена методом газофазной епітаксії, а на ній був сформований лазер. Однак через невеликий невідповідності постійних решітки він, як і лазери на гомопереходах, міг працювати тільки при температурі рідкого азоту. Ж.І. Алфьорову стало ясно, що таким шляхом реалізувати потенційні переваги подвійних гетероструктур не вдасться.
Було виявлено що нестійкий сам по собі арсенід алюмінію абсолютно стійкий в потрійному з'єднанні AlGaAs, так званому твердому розчині . Свідченням цьому були давно вирощені шляхом охолодження з розплаву кристали цього твердого розчину, що зберігалися у одного з учених в столі вже кілька років. Приблизно так в 1967 р. була знайдена стала тепер класичною в світі мікроелектроніки гетеропари GaAs-AlGaAs. p> Вивчення фазових діаграм, кінетики зростання в цій системі, а також створення модифікованого методу рідиннофазної епітаксії, придатного для вирощування гетероструктур, незабаром привели до створення гетероструктури, узгодженої по параметру кристалічної решітки.
З цього моменту реалізація головних переваг гетероструктур пішла стрімко. Насамперед експериментально були підтверджені унікальні інжекційні властивості широкозонних емітерів і ефект суперінжекціі, продемонстровано стимульоване випромінювання в подвійних гетероструктурах, встановлена ​​зонна структура гетероперехода Al x Ga 1 - x As, ретельно вивчені люмінесцентні властивості і дифузія носіїв в плавному гетеропереході, а також надзвичайно цікаві особливості протікання струму через гетероперехід, наприклад, діагональні тунельно-рекомбінаційні переходи безпосередньо між дірками з вузькозонних і електронами з широкозонної складових гетероперехода.
Основні переваги гетероструктур були реалізовані
- у нізкопорогових лазерах на подвійних гетероструктурах, що працюють при кімнатній температурі;
- у високоефективних світлодіодах на одинарної і подвійний гетероструктурах;
- в сонячних елементах на гетероструктурах;
- у біполярних транзисторах на гетероструктурах;
- в тиристорних p-n-p-n гетероструктурах.
Якщо можливість управління типом провідності напівпровідника за допомогою легування різними домішками і ідея інжекції нерівноважних носіїв заряду були тими насінням, з яких виросла напівпровідникова електроніка, то гетероструктури давали можливість вирішити значно бі...
