什么是超晶格材料？

所谓超晶格，就是指由两种不同的半导体薄层交替排列所组成的周期列阵。如镓铝砷／镓砷、锗—硅／硅等超晶格材料，是制备半导体光电子学、光子学材料和器件的重要技术，研究的人员很多，各国投入的财力也很大。

利用超晶格多层结构制备“d道晶体管”和“高电子迁移率晶体管”是超晶格具体运用的例证。人们曾试想把d道晶体管设计成这样：让电子在垂直或平行于薄膜平面的方向上作d道运动，这样制作出来的晶体管既快速又十分紧凑；把高电子迁移率晶体管设计成这样：通过调整超晶格各层的成分和结构，使载流子从有缺陷层进入晶格完美层，在此完美层中，迁移率大的电子高度集中，因而可提高器件的开关速度。

我国在这一领域的研究与国外相比，差距甚大。

超晶格材料按形成它的异质结类型分为第一类、第二类和第三类超晶格。第一二三类超晶格第一类超晶格的导带和价带由同一层的半导体材料形成。第二类超晶格的导带和价带在不同层中形成，因此电子和空穴被束缚在不同半导体材料层中。第三类超晶格涉及半金属材料。尽管导带底和价带顶在相同的半导体层中产生，与第一类超晶格相似，但其带隙可从半导体到零带隙到半金属负带隙之间连续调整。[1] 超晶格又分以下几种1.组分超晶格：在超晶格结构中，如果超晶格的重复单元是由不同半导体材料的薄膜堆垛而成的 叫做组分超晶格2.掺杂超晶格：在同一种半导体中，用交替地改变掺杂类型的方法做成的新型人造周期性半导体结构的材料掺杂超晶格的优点：任何一种半导体材料只要很好控制掺杂类型都可以做成超晶格；多层结构的完整性非常好，由于掺杂量一般比较小，杂质引起的晶格畸变也较小，掺杂超晶格中没有像组分超晶格那样明显的异质界面；掺杂超晶格的有效能量隙可以具有从零到位调制的基体材料能量隙之间的任何值，取决于各分层厚度和掺杂浓度的选择。3.多维超晶格4.应变超晶格

超晶格

1970年美国IBM实验室的江崎和朱兆祥提出了超晶格的概念．他们设想如果用两种晶格匹配很好的半导体材料交替地生长周期性结构，每层材料的厚度在100nm以下，如图所示，则电子沿生长方向的运动将会产生振荡，可用于制造微波器件．他们的这个设想两年以后在一种分子束外延设备上得以实现．

可见，超晶格材料是两种不同组元以几个纳米到几十个纳米的薄层交替生长并保持严格周期性的多层膜，事实上就是特定形式的层状精细复合材料。

光子晶体

即光子禁带材料,从材料结构上看，光子晶体是一类在光学尺度上具有周期性介电结构的人工设计和制造的晶体。与半导体晶格对电子波函数的调制相类似，光子带隙材料能够调制具有相应波长的电磁波---当电磁波在光子带隙材料中传播时，由于存在布拉格散射而受到调制，电磁波能量形成能带结构。能带与能带之间出现带隙，即光子带隙。所具能量处在光子带隙内的光子，不能进入该晶体。光子晶体和半导体在基本模型和研究思路上有许多相似之处，原则上人们可以通过设计和制造光子晶体及其器件，达到控制光子运动的目的。光子晶体(又称光子禁带材料)的出现，使人们 *** 纵和控制光子的梦想成为可能。

---