TypIIHeterojunctionen

Typ-II-Heterojunctionen sind Grenzflächen zwischen zwei unterschiedlichen Halbleitermaterialien, bei denen die Bandstruktur so angeordnet ist, dass das Leitungsbandminimum und das Valenzbandmaximum räumlich gegeneinander verschoben sind (staggered gap).

Nach einer Anregung siedeln sich Elektronen und Löcher bevorzugt in unterschiedlichen Materialien an: Elektronen befinden sich im Material mit dem niedrigeren CBM, Löcher im Material mit dem höheren VBM. Dadurch entsteht eine räumliche Trennung der Ladungsträger hinter der Grenzfläche.

Diese Trennung führt zu verlängerten Ladungsträgerlebensdauern, reduzierter Rekombination und oft zu rotverschobenen, weniger intensiven optischen Übergängen. Die Typ-II-Anordnung begünstigt die effektive Ladungstrennung, was sie attraktiv für photovoltaische Anwendungen und Detektoren macht, aber weniger geeignet für lichtemissionelle Bauelemente.

Typische Einsatzgebiete sind Solarzellen, Heterojunction-Photodetektoren und Nanostruktur- bzw. Dünnfilmdesigns, bei denen die räumliche Trennung die Effizienz der Ladungsträgerernte verbessert. In quantenmechanischen Strukturen wie Quantenwells, Quantenpunkten oder Superstrukturen kann Typ II die Kopplung und das Verhalten der exciton-ähnlichen Zustände steuern.

Typische Materialsysteme umfassen II-VI-Halbleiterpaare wie CdS/CdSe, ZnTe/CdSe oder CdSe/CdS in Dünnfilmen und Nanostrukturen.

Die Realisierung erfordert sorgfältige Kontrolle von Grenzflächen, Gitterpassung und Interdiffusion; Ungenauigkeiten in Bandoffsets, Oberflächenzustände und Defekte können die Trennung behindern oder zu unerwünschter Rekombination führen.

Charakterisierung erfolgt durch optische und chemische Methoden wie Photolumineszenz, zeitaufgelöste PL, Absorptionsspektren sowie XPS/UPS-Bandoffsetbestimmungen und Transmissionselektronenmikroskopie zur Strukturanalyse.