Химия - Двумерный электронный газ

01 марта 2011


Оглавление:
1. Двумерный электронный газ
2. Максимальная плотность состояний



Двумерный электронный газ в MOSFET формуруется при приложении напряжения на затвор.
Зонная диаграмма простого HEMT.

Двумерный электронный газ или ДЭГ представляет собой электронный газ, в котором частицы могут двигаться свободно только в двух направлениях, а в третьем они помещены в энергетическую потенциальную яму. Ограничивающий движение электронов потенциал может быть создан электрическим полем, например, с помощью затвора в полевом транзисторе или встроенным электрическим полем в области гетероперехода между различными полупроводниками. По аналогии с ДЭГ можно говорить и о двумерном дырочном газе.

Если число заполненных энергетических подзон в ДЭГ превышает одну, то говорят о квазидвумерном электронном газе.

Плотность состояний ДЭГ не зависит от энергии и равняется

D_{2DEG}=g_sg_v\frac{m}{2\pi\hbar^2}, \qquad

где \! g_s и \! g_v — спиновое и долинное вырождение соответственно. Для арсенида галлия GaAs, который является однодолинным полупроводником, вырождение остаётся только по спину и плотность состояний запишется в виде

D_{2DEG}^{GaAs}=\frac{m}{\pi\hbar^2}. \qquad

Важнейшая характеристика ДЭГ — подвижность электронов. Для увеличения подвижности в гетероструктуре с ДЭГ используют нелегированную прослойку материала, называемую спейсером, чтобы разнести пространственно ионизованные примеси и ДЭГ. Именно эта характеристика является определяющей при изучении дробного квантового эффекта Холла. На сегодня в GaAs структурах достигнуты значения подвижности 10 000 000 см/Вс . Дробный квантовый эффект Холла наблюдался впервые на образце с подвижностью 90 000 см/Вс .



Просмотров: 3505


<<<