halvledarstruktur

Halvlederstruktur er et begrep som dekker oppbygging og egenskaper til strukturer laget av halvledermaterialer som brukes i elektroniske og optoelektroniske enheter. En slik struktur beskriver materialets sammensetning, dopingsprofil, grensesnittene mellom ulike materialer og hvordan elektroner og huller fordeler seg og beveger seg i laget.

Grunnleggende begreper inkluderer intrinsisk (intrinsisk) halvleder og dopete typer som n-type og p-type. Doping tilfører donor- eller akseptator-atomer som endrer antallet bærere og posisjonen til Fermi-nivået. Båndstrukturen består av valensbånd og ledningsbånd og et båndgap som bestemmer hvilke energinivåer som er tilgjengelige ved givne temperaturer.

Den mest fundamentale halvlederstrukturen er pn-junctionen, som oppstår ved grensen mellom p- og n-type materialer. Dopte regioner danner et depleasjonsområde og en innebygd potensial som styrer strømflyten. Andre viktige strukturer inkluderer MOS-strukturer (metall-oksid-halvleder) og heterostrukturer som kvantebrønner og supergitter, som muliggjør kontroll av båndstrukturen og kvanteeffekter i tynne lag.

Produksjon og materialer: vanlige halvledermaterialer inkluderer silisium og germanium, samt III–V-materialer som GaAs og InP. Strukturene vokses ofte ved epitaksi (MBE, MOVPE/MOCVD) eller dannes ved diffusjon og ionimplantasjon, fulgt av litografi og termisk behandling.

Anvendelser og betydning: halvlederstrukturer ligger i kjernen av transistorer, dioder, solceller, LED-er og fotosensorer. Egenskaper som mobilitet, båndgap og rekombinasjonshastighet bestemmer enhetens ytelse. Design av halvlederstrukturer innebærer styring av dopingsprofiler og båndstruktur for ønsket funksjon.