Heterostrukturen

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Ein Heteroübergang entsteht, wenn zwei Halbleiter mit unterschiedlicher Bandlücke epitaktisch aufeinandergewachsen werden -- zum Beispiel GaAs (\(E_g = 1{,}42\) eV) und Al\(_x\)Ga\(_{1-x}\)As (\(E_g \approx 1{,}42 + 1{,}25x\) eV). Die Differenz der Bandlücken verteilt sich auf Sprünge in Leitungsband (\(\Delta E_C\)) und Valenzband (\(\Delta E_V\)). Diese Bandkantensprünge sind der Schlüssel: sie wirken als Potentialbarrieren für Ladungsträger und ermöglichen gezieltes Carrier Confinement, optische Wellenführung und Bandstruktur-Engineering.

Im Gegensatz zum pn-Übergang, der durch Dotierung entsteht und im selben Material bleibt (Homoübergang), entsteht der Heteroübergang durch einen Materialwechsel -- unabhängig von der Dotierung.

Notizen für den Ausbau

Typen von Heteroübergängen

Bandausrichtung der drei Heteroübergangs-Typen: Typ I (AlGaAs/GaAs) mit Elektronen und Löchern im selben Material, Typ II mit Elektronen in B und Löchern in A, Typ III (InAs/GaSb) mit Leitungsband von InAs unterhalb des Valenzbands von GaSb.

Doppel-Heterostruktur (DH)

Doppel-Heterostruktur AlGaAs/GaAs/AlGaAs, schematisch in Flachband-Näherung: oben die Bandkanten mit Elektronen im Leitungsband-Topf und Löchern im Valenzband-Topf der GaAs-Schicht, unten das Brechzahlprofil mit höherer Brechzahl in der aktiven Schicht und der darin geführten Lichtmode.

Vom DH zum Quantentopf

Gitterfehlanpassung

Bauelemente die auf Heterostrukturen basieren

Weiterführendes


Erstellt: 26.05.2026 · Zuletzt geändert: 01.10.2026