AlGaN становится энергетическим барьером для свободных электронов: они "скатываются" в энергетическую "яму" - в слой GaN на границе с AlGaN. Эти электроны прижаты к границе, но могут свободно двигаться в двух других направлениях (рисунок 3). Такие свободные электроны называют "двумерный электронный газ". Концентрация таких электронов может быть достаточно большой (почти как у металлов) и уже не зависит от температуры.
Рис. 3. Энергетическая диаграмма гетероструктуры (слева- слой AlGaN
справа - слой GaN. На границе образуется двумерный газ свободных электронов. )
Движение свободных электронов в полупроводнике в постоянном электрическом поле
Если приложить к образцу электрическое поле E, оно будет действовать на электрон с силой
F qE, (2)
где q - заряд электрона. Электрон будет двигаться равноускоренно с ускорением
a qE/m, (3)
где m - не обычная масса электрона, а эффективная масса, которая соответствует тому, что электрон движется не в вакууме, а внутри кристалла. Электрон будет двигаться с постоянным ускорением некоторое время t (время свободного пробега электрона), пока не столкнётся с ионами решетки или атомами примеси. За время свободного пробега t электрон наберёт скорость
υ qEt/m(4)
и энергию
E p2/2m mυ2/2 (5)
После столкновения электрон теряет направленную скорость, т. е. проекцию скорости на направление электрического поля. Движение начинается снова. Эти столкновения называются рассеянием электрона. Пока электрон не набрал достаточно большую скорость, процессы рассеяния являются упругими: после столкновения модуль импульса и энергия электрона сохраняются, а направление импульса меняется. Если электрон набирает достаточно большую энергию
Страницы: << < 11 | 12 | 13 | 14 | 15 > >>