Двовимірний електронний газ

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Двовимірний електронний газ в MOSFET формується за допомогою напруги на затворі
Зонна діаграма простого HEMT

Двовимірний електронний газ або ДЕГ — електронний газ, в якому частинки можуть рухатися вільно тільки в двох напрямах, а в третьому обмежені потенційною ямою. Потенціал обмеження (управління) може бути створеним за допомогою електричного поля, наприклад поля електроду затвору в МДН-транзисторах, або в області гетеропереходу між різними напівпровідниками. За аналогією з ДЕГ можна говорити про «двовимірний дірковий газ».

Якщо число заповнених "енергетичних підзон" в ДЕГ перевищує одну, то говорять про "квазідвовимірний газ".

Густина станів ДЕГ не залежить від енергії і дорівнює:

де: і спінове та долинне виродження, відповідно. Для арсеніду галію GaAs, який є однодолинним напівпровідником, виродження залишається тільки за спіном, тому густина станів запишеться у вигляді:

Важлива характеристика ДЕГ — рухливість електронів. Для збільшення рухливості в гетероструктурі з ДЕГ використовують нелегований прошарок матеріалу, який називають спейсером, щоб рознести в просторі іонізовані домішки та ДЕГ. Ця характеристика є визначальною при вивченні дробового квантового ефекту Холла. На сьогодні в структурах на основі GaAs досягнуті значення рухливості 10 000 000 см²/Вс[1]. Дробовий квантовий ефект Хола спостерігався вперше на екземплярі з рухливістю 90 000 см²/Вс[2].

Максимальна густина станів[ред.ред. код]

В більшості першоджерел густина станів використовується чисто формально, тому має сенс зробити практичну оцінку для двовимірної системи. Нехтуючи ефектами виродження маскимальна густина станів 2Д системи буде:

Тепер спробуємо переписати цей вираз, використовуючи поняття борівського радіуса ()та борівського масштабу енергій ():

де: стала тонкої структури, а швидкість світла. Підставляючи ці значення в формулу (3), знаходимо максимальну густину станів:

де: борівський квант площі, а - борівська густина станів. Таким чином, максимальна густина станів 2Д електронного газу збігається з борівським масштабом.

Див. також[ред.ред. код]

Посиланн я[ред.ред. код]