Als Heteroübergang (auch Heterostruktur, engl. Heterojunction) wird die Grenzschicht zweier unterschiedlicher Halbleitermaterialien bezeichnet. Anders als bei einem p-n-Übergang ist hier nicht (nur) die Dotierungsart, sondern die Materialart verschieden. Die Halbleiter besitzen deshalb i. A. eine unterschiedliche Energie der Bandlücke und weisen besonderen elektrische und optische Eigenschaften auf.

Heteroübergänge werden meist aus III-V oder II-VI-Verbindungshalbleitern mittels Halbleiterepitaxie realisiert. Man spricht bei mehreren Schichten auch von Übergittern.

Der Nobelpreis für Physik 2000 wurde an Herbert Kroemer und Schores Iwanowitsch Alfjorow für Halbleiter-Heteroübergänge verliehen.

Berechnung

Bei einem p-n-Heteroübergang stellt sich eine Unregelmäßigkeit in den Energiebändern der Materialien ein. Die Ausdehnung ${\displaystyle X}$ dieser Unregelmäßigkeit, eine Verbiegung der Bandkanten, lässt sich über die Poissongleichung berechnen. Nimmt man den Übergang vom negativ dotierten Material 1 zum positiv dotierten Material 2 mit den relativen Dielektrizitätskonstanten ${\displaystyle \varepsilon }$ und Dotierungskonzentrationen ${\displaystyle N_{\mathrm {D} }}$ bzw. ${\displaystyle N_{\mathrm {A} }}$ an, stellt sich mit der Diffusionsspannung ${\displaystyle \psi _{\mathrm {D} }}$ bei angelegtem äußeren elektrischen Feld der Spannung ${\displaystyle U}$ eine Bandverbiegung der folgenden Größe ein:

${\displaystyle X_{1}={\sqrt {{\frac {2}{q}}{\frac {\varepsilon _{1}\varepsilon _{2}\cdot N_{\mathrm {A} }(\psi _{\mathrm {D} }-U)}{N_{\mathrm {D} }(\varepsilon _{2}N_{\mathrm {D} }+\varepsilon _{1}N_{A})}}}}}$, ${\displaystyle X_{2}={\sqrt {{\frac {2}{q}}{\frac {\varepsilon _{1}\varepsilon _{2}\cdot N_{\mathrm {D} }(\psi _{\mathrm {D} }-U)}{N_{\mathrm {A} }(\varepsilon _{2}N_{\mathrm {D} }+\varepsilon _{1}N_{\mathrm {A} })}}}}}$

Anwendung

Einzelnachweise

1. ↑ Gerhard Abstreiter: Die Dimension macht den Unterschied. In: Physik Journal. Band 13, Nr. 8/9. Wiley-VCH, 2014 (pro-physik.de). 
2. ↑ Tsuneya Ando, Alan B. Fowler, Frank Stern: Electronic properties of two-dimensional systems. In: Reviews of Modern Physics. Band 54, Nr. 2, 1. April 1982, ISSN 0034-6861, S. 437–672, doi:10.1103/RevModPhys.54.437 (englisch, aps.org [abgerufen am 1. Februar 2023]). 
3. ↑ The Nobel Prize in Physics 2000. Abgerufen am 1. Februar 2023 (amerikanisches Englisch). 
4. ↑ Herbert Kroemer: Nobel Lecture: Quasielectric fields and band offsets: teaching electrons new tricks. In: Reviews of Modern Physics. Band 73, Nr. 3, 22. Oktober 2001, ISSN 0034-6861, S. 783–793, doi:10.1103/RevModPhys.73.783 (englisch, aps.org [abgerufen am 1. Februar 2023]). 
5. ↑ Zhores I. Alferov: Nobel Lecture: The double heterostructure concept and its applications in physics, electronics, and technology. In: Reviews of Modern Physics. Band 73, Nr. 3, 22. Oktober 2001, ISSN 0034-6861, S. 767–782, doi:10.1103/RevModPhys.73.767 (englisch, aps.org [abgerufen am 1. Februar 2023]). 
6. ↑ Shuji Nakamura: Nobel Lecture: Background story of the invention of efficient blue InGaN light emitting diodes. In: Reviews of Modern Physics. Band 87, Nr. 4, 5. Oktober 2015, ISSN 0034-6861, S. 1139–1151, doi:10.1103/RevModPhys.87.1139 (englisch, aps.org [abgerufen am 1. Februar 2023]). 
7. ↑ The Nobel Prize in Physics 2014. Abgerufen am 1. Februar 2023 (amerikanisches Englisch). 
8. ↑ Panasonic HIT(R) Solar Cell Achieves World's Highest Energy Conversion Efficiency of 25.6% at Research Level: Panasonic News
9. ↑ Panasonic HIT® Solar Cell Achieves World's Highest Energy Conversion Efficiency*1 of 25.6%*2 at Research Level | Press Release. Panasonic Corporation, 10. April 2014, abgerufen am 1. Februar 2023. 
10. ↑ Best Research-Cell Efficiency Chart. National Renewable Energy Laboratory, abgerufen am 1. Februar 2023.