Kaj je heterojunkcija?

Heterospoj nastane, ko sta dve različni plasti kristalnih polprevodnikov nameščeni v konjunkciji ali plasteni skupaj z izmeničnimi ali različnimi pasovnimi vrzeli. Večinoma se uporabljajo v polprevodniških električnih napravah, lahko se oblikujejo tudi heterospoji med dvema polprevodnikoma z različnimi lastnostmi, na primer tisti, ki je kristalinčen, drugi pa kovinski. Ko je funkcija električne naprave ali aplikacije odvisna od več kot enega heterostička, se postavijo v formacijo, da ustvarijo tako imenovano heterostrukturo. Te heterostrukture se uporabljajo za povečanje energije, ki jo proizvajajo različne električne naprave, kot so sončne celice in laserji.

Obstajajo tri različne vrste heterostičnic. Ko so ti vmesniki med polprevodniki ustvarjeni, lahko tvorijo tako imenovano razmik, razporejena vrzel ali prekinjena vrzel. Te različne vrste heterostičnic so odvisne od energijske vrzeli, ki nastane kot posledica posebnih polprevodniških materialov.

Količina energije, ki jo material lahko proizvede, je neposredno povezana z velikostjo energijske vrzeli, ki jo ustvari heterospoj. Pomembna je tudi vrsta energijske vrzeli. Ta energijska vrzel je sestavljena iz razlike med valenčnim pasom, ki ga proizvaja en polprevodnik, in prevodnim pasom, ki ga proizvaja drugi.

Heterospojnice so standard v vsakem proizvedenem laserju, odkar je znanost o heterospojnicah postala standard v industriji. Heterojukcija omogoča proizvodnjo laserjev, ki lahko delujejo pri normalni sobni temperaturi. To znanost je leta 1963 prvič predstavil Herbert Kroemer, čeprav je postala standardna znanost v industriji laserske proizvodnje šele leta pozneje, ko je dejanska znanost o materialih dohitela osnovno tehnologijo.

Danes so heterospoji ključni element vsakega laserja, od rezalnih laserjev v CNC strojih do laserjev, ki berejo DVD filme in kompaktne avdio diske. Heterospojnice se uporabljajo tudi v hitrih elektronskih napravah, ki delujejo pri zelo visokih frekvencah. Primer je tranzistor z visoko mobilnostjo elektronov, ki večino svojih funkcij izvaja pri več kot 500 GHz.

Proizvodnja številnih heterostičnic danes poteka z natančnim postopkom, imenovanim CVD ali kemično nanašanje hlapov. MBE, kar pomeni epitaksija z molekularnim žarkom, je še en postopek, ki se uporablja za izdelavo heterospojnic. Oba procesa sta po naravi izjemno natančna in zelo draga za izvajanje, zlasti v primerjavi z večinoma zastarelim postopkom izdelave silicija polprevodniških naprav, čeprav je izdelava silicija še vedno zelo priljubljena v drugih aplikacijah.