Είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη ημιαγωγών, οπτικοηλεκτρονικών συσκευών, και ηλιακών κυττάρων. Αυτό το άρθρο διερευνά πρακτικές τεχνικές και υπολογισμούς που χρησιμοποιούνται στη μηχανική του χάσματος ζώνης.

Τεχνικές για τη μηχανική Gap

Πολλές μέθοδοι χρησιμοποιούνται για να μεταβάλουν το κενό ζώνης των υλικών. Αυτές περιλαμβάνουν ντόπινγκ, εφαρμογή στελέχους, και κβαντική συγκράτηση.

Πρακτικές Τεχνικές

Το Dopping[[LFT:1]] εισάγει προσμείξεις σε ένα υλικό για να αλλάξει τις ηλεκτρικές του ιδιότητες. Για παράδειγμα, η προσθήκη φωσφόρου στο πυρίτιο δημιουργεί ημιαγωγούς τύπου n με στενότερο κενό ζώνης. [[LFT:2]] Η μηχανική τραίνων[[[LFT:3]] περιλαμβάνει την εφαρμογή μηχανικής παραμόρφωσης για την αλλαγή της ατομικής διαπόστασης, η οποία επηρεάζει τη δομή της ζώνης. [[[LFT:4]]Ο εγκλεισμός σε Quantum[] εμφανίζεται σε νανοδομές όπως οι κβαντικές κουκκίδες, όπου η μείωση του μεγέθους οδηγεί σε ένα ευρύτερο αποτελεσματικό χάσμα ζώνης.

Υπολογισμός στο Gap Engineering

Οι υπολογισμοί συχνά περιλαμβάνουν ηλεκτρονική μοντελοποίηση δομής ζώνης χρησιμοποιώντας μεθόδους όπως η θεωρία της πυκνότητας λειτουργική (DFT). Η ενέργεια χάσμα ζώνης (Eg) μπορεί να εκτιμηθεί με την ανάλυση της ηλεκτρονικής πυκνότητας των καταστάσεων ή με τη χρήση εμπειρικών τύπων. Για παράδειγμα, το κβαντικό φαινόμενο περιορισμού στα νανοσωματίδια μπορεί να προσεγγίζεται με την εξίσωση Brus:

Αυγ(nano) = Αγκ(bulk) + (

όπου Eg(nano) είναι το κενό ζώνης του νανοσωματιδίου, Eg(bulk) είναι το χάσμα ζώνης του χύδην υλικού, R] είναι η ακτίνα σωματιδίων, και [me] και mh είναι οι αποτελεσματικές μάζες ηλεκτρονίων και οπών.

Περίληψη

Η κατανόηση αυτών των μεθόδων επιτρέπει το σχεδιασμό προηγμένων ηλεκτρονικών και οπτικοηλεκτρονικών συσκευών.