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Antimonuro de aluminio y galio

El antimonuro de aluminio y galio , también conocido como antimonuro de galio y aluminio o AlGaSb ( Al x Ga 1-x Sb ), es un compuesto semiconductor ternario III-V . Puede considerarse como una aleación entre el antimonuro de aluminio y el antimonuro de galio . La aleación puede contener cualquier proporción entre aluminio y galio. AlGaSb se refiere en general a cualquier composición de la aleación.

Preparación

Se han desarrollado películas de AlGaSb mediante epitaxia de haz molecular , epitaxia de haz químico [1] y epitaxia en fase líquida [2] sobre sustratos de arseniuro de galio y antimoniuro de galio . El resultado es una heteroestructura estratificada sobre diversos compuestos III-V.

Propiedades electrónicas

Dependencia de los intervalos de banda directos e indirectos de AlGaSb de la composición a temperatura ambiente (T = 300 K). [3] Con base en estas relaciones empíricas recomendadas, la transición de un intervalo directo (Γ–Γ) a indirecto (Γ–X) ocurre en x = 0,43.

El intervalo de banda y la constante de red de las aleaciones de AlGaSb están entre los del AlSb puro (a = 0,614 nm, E g = 1,62 eV) y el GaSb (a = 0,610 nm, E g = 0,73 eV). [3] En una composición intermedia, el intervalo de banda pasa de un intervalo indirecto , como el del AlSb puro, a un intervalo directo , como el del GaSb puro. Se han informado diferentes valores de la composición en la que se produce esta transición a lo largo del tiempo, tanto a partir de estudios computacionales como experimentales, con valores informados que van desde x = 0,23 a x = 0,43. [3] [4] [5] La dispersión de los valores informados de la transición se debe principalmente a la proximidad de los tamaños de los intervalos en los puntos Γ y L en la zona de Brillouin y a las variaciones en los tamaños de los intervalos determinados experimentalmente. [3]

Aplicaciones

El AlGaSb se ha incorporado en dispositivos como transistores bipolares de heterojunción y de alta movilidad de electrones , [6] [7] [8] diodos de efecto túnel resonante , [9] células solares, [10] láseres infrarrojos de onda corta, [11] y un nuevo modulador de luz infrarroja. [12] A veces se selecciona como capa intermedia o capa intermedia en estudios de pozos cuánticos de GaSb e InAs . [6]

En ocasiones se selecciona AlGaSb rico en Al en lugar de AlSb en heteroestructuras por ser más estable químicamente y resistente a la oxidación que el AlSb puro. [6] [7]

Referencias

  1. ^ Okuno, Y., Asahi, H., Kaneko, T., Itani, Y., Asami, K., Gonda, S. (1991). "Crecimiento MOMBE de AlGaSb". Journal of Crystal Growth . 115 (1–4): 236–240. Código Bibliográfico :1991JCrGr.115..236O. doi :10.1016/0022-0248(91)90745-Q.
  2. ^ Wada, T., Kubota, K., Ikoma, T. (1984). "Crecimiento epitaxial en fase líquida de AlGaSb". Journal of Crystal Growth . 66 (3): 493–500. Código Bibliográfico :1984JCrGr..66..493W. doi :10.1016/0022-0248(84)90147-7.
  3. ^ abcd Vurgaftman, I., Meyer, JR, Ram-Mohan, LR (2001). "Parámetros de banda para semiconductores compuestos III–V y sus aleaciones". Journal of Applied Physics . 89 (11): 5815–5875. Bibcode :2001JAP....89.5815V. doi :10.1063/1.1368156.
  4. ^ Wang, F., Jia, Y., Li, S.-F., Sun, Q. (2009). "Cálculo de primeros principios de los parámetros de curvatura y desplazamientos de banda de la familia 6,1 Å". Journal of Applied Physics . 105 (4): 043101–043101–4. Código Bibliográfico :2009JAP...105d3101W. doi :10.1063/1.3072688.
  5. ^ Mathieu, H., Auvergne, D., Merle, P., Rustagi, KC (1975). "Niveles de energía electrónica en aleaciones Ga 1−x Al x Sb". Physical Review B . 12 (12): 5846–5852. doi :10.1103/PhysRevB.12.5846.
  6. ^ abc Bennett, BR, Khan, SA, Boos, JB, Papanicolaou, NA, Kuznetsov, VV (2010). "Capas intermedias de AlGaSb para transistores basados ​​en Sb". Revista de materiales electrónicos . 39 (10): 2196–2202. Código Bibliográfico :2010JEMat..39.2196B. doi :10.1007/s11664-010-1295-0. S2CID  54777000.
  7. ^ ab Bennett, BR, Boos, JB, Ancona, MG, Papanicolaou, NA, Cooke, GA, Kheyrandish, H. (2007). "Heteroestructuras de pozo cuántico InAlSb/InAs/AlGaSb para transistores de alta movilidad electrónica". Revista de materiales electrónicos . 36 (2): 99–104. Código Bibliográfico :2007JEMat..36...99B. doi :10.1007/s11664-006-0057-5. S2CID  887524.
  8. ^ Furukawa, A., Mizuta, M. (1988). "Transistor bipolar de heterojunción que utiliza un sistema de aleación AlGaSb/GaSb". Electronics Letters . 24 (22): 1378. Bibcode :1988ElL....24.1378F. doi :10.1049/el:19880943.
  9. ^ Magno, R., Bracker, AS, Bennett, BR (2001). "Diodos túnel interbanda resonantes con barreras AlGaSb". Journal of Applied Physics . 89 (10): 5791–5793. Bibcode :2001JAP....89.5791M. doi :10.1063/1.1365940.
  10. ^ Vadiee, E., Renteria, E., Zhang, C., Williams, JJ, Mansoori, A., Addamane, S., Balakrishnan, G., Honsberg, CB (2017). "Células solares basadas en AlGaSb cultivadas en GaAs: investigación estructural y rendimiento del dispositivo". IEEE Journal of Photovoltaics . 7 (6): 1795–1801. doi : 10.1109/JPHOTOV.2017.2756056 .
  11. ^ Wang, CA, Jensen, KF, Jones, AC, Choi, HK (1996). "Láseres de doble heteroestructura de n-AlGaSb y GaSb/AlGaSb cultivados mediante epitaxia en fase de vapor organometálica". Applied Physics Letters . 68 (3): 400–402. Código Bibliográfico :1996ApPhL..68..400W. doi :10.1063/1.116698.
  12. ^ Xie, H., Wang, WI (1993). "Modulador infrarrojo de incidencia normal utilizando transiciones directas-indirectas en pozos cuánticos de GaSb". Applied Physics Letters . 63 (6): 776–778. Bibcode :1993ApPhL..63..776X. doi :10.1063/1.109904.