E6 Composés et alliages de semi-conducteurs (III-V)

Topique

La composition de cet alliage semi-conducteur III-V, c'est-à-dire le rapport entre les différents éléments des groupes III et V qui le composent, détermine, selon la loi de Vegard, le paramètre de maille de ce même alliage. La loi de Vegard établit une interpolation linéaire entre les paramètres de maille de chacun des composés binaires extrêmes qui constituent cet alliage, donnant ainsi le paramètre de maille résultant en fonction de la proportion exacte de chacun de ces composés dans la composition de l'alliage. Plus la composition de cet alliage est proche de celle de l'un de ces composés binaires extrêmes, plus son paramètre de maille, conformément à la loi de Vegard, sera proche de celui de ce composé binaire extrême.

Cette même composition d'alliage détermine également la largeur de bande interdite de cet alliage semi-conducteur, mais selon une relation de Bowing nettement non linéaire, contrairement à l'interpolation linéaire déjà suivie par ce paramètre de maille. Ceci établit un autre modèle pour cet ensemble : la largeur de bande interdite de cet alliage semi-conducteur s'écarte, sur la majeure partie de la gamme de compositions, de la simple interpolation linéaire qui prévaudrait entre les largeurs de bande interdite de chacun de ces composés binaires extrêmes. C'est un paramètre de Bowing spécifique à chaque paire de composés binaires extrêmes qui quantifie, pour chaque composition d'alliage intermédiaire, l'écart de cette largeur de bande interdite par rapport à cette interpolation linéaire. Un paramètre de Bowing plus élevé pour cette paire de composés binaires extrêmes signifie que, pour les compositions d'alliage intermédiaires, la largeur de bande interdite s'écarte encore davantage de cette interpolation linéaire entre ces deux composés binaires extrêmes.

Par conséquent, ce modèle, avec son paramètre de maille et sa largeur de bande interdite définis, permet à cette même composition d'alliage de produire une transition entre un régime de bande interdite directe et un régime de bande interdite indirecte. Lorsque la composition de cet alliage varie, le minimum de la bande de conduction de cet alliage semi-conducteur peut se déplacer, dans l'espace des moments, du même point que le maximum de sa bande de valence vers un point différent dans ce même espace. Ce déplacement du minimum de la bande de conduction est à l'origine de la transition entre les deux régimes de bande interdite. Le fait que cette composition d'alliage, avec son paramètre de maille et sa bande interdite ajustables, définisse les deux paramètres de chaque couche individuelle en fait la base de la conception des hétérostructures décrites plus en détail par deux autres modèles de cet assemblage, couche semi-conductrice sur couche semi-conductrice, chacune ayant sa propre composition d'alliage choisie spécifiquement.

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