超晶格英文解释翻译、超晶格的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【电】 superlattice; superstructure
分词翻译:
超的英语翻译:
exceed; go beyond; overtake
【计】 hyperactive
【医】 per-; ultra-
晶格的英语翻译:
crystal lattice
【计】 crystal lattice
【化】 crystal lattice; lattice
专业解析
超晶格(Superlattice)是一种由两种或多种不同半导体材料周期性交替生长形成的人工晶体结构。其晶格常数(原子排列的周期性距离)经过人工设计,周期通常远大于天然晶体的晶格常数。以下是其详细解释:
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定义与结构特征
超晶格是通过分子束外延(MBE)等技术,将不同半导体材料(如砷化镓GaAs和铝砷化镓AlGaAs)以纳米尺度周期性堆叠形成的结构。其核心特征是形成人工能带结构,电子在其中的运动受量子限制效应影响,产生独特的电学和光学性质 。
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核心物理机制
超晶格的能带结构会形成子能带(Sub-bands)和迷你能隙(Mini-gaps),这是由材料界面的周期性势垒导致的量子约束效应。电子在垂直界面方向上的运动受限,而在平行界面方向可自由移动,形成二维电子气(2DEG)。
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应用领域
- 量子器件:用于制备高电子迁移率晶体管(HEMT)、量子阱激光器等;
- 热电材料:通过声子散射优化热电转换效率;
- 红外探测:基于子能带跃迁的红外探测器(如QWIP)。
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理论背景
超晶格的概念由江崎玲于奈(Leo Esaki)和朱兆祥于1970年首次提出,其电子输运理论基于布洛赫振荡和斯塔克局域化现象,为凝聚态物理研究提供了重要平台 。
权威参考来源:
- 中国科学院半导体研究所《半导体超晶格物理》概述页
(链接:http://www.semi.ac.cn/kxcb/kpwz/202106/t20210607_6033486.html)
- 美国物理学会《超晶格中的量子约束效应》期刊综述
(链接:https://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.66.289)
- Nature Reviews Materials《超晶格在光电领域的应用》
(链接:https://www.nature.com/articles/s41578-019-0120-5)
- 维基百科“Superlattice”词条(理论背景部分)
(链接:https://en.wikipedia.org/wiki/Superlattice)
网络扩展解释
超晶格是一种人工设计的周期性层状结构材料,由两种或多种半导体材料交替堆叠形成,其周期长度(即单层厚度之和)通常为纳米级别。以下是其核心要点:
1.定义与提出背景
超晶格概念由江崎玲于奈(1973年诺贝尔物理学奖得主)和朱兆祥于1970年在IBM实验室提出。其结构特点是材料的周期性重复单元由不同组分或掺杂类型的薄膜构成,每层厚度与电子德布罗意波长相当(约几纳米),形成量子效应显著的人造晶体。
2.结构特点
- 周期性交替层:如GaAs/AlGaAs等材料交替生长,周期长度远大于单层晶格常数。
- 能带调控:异质界面处因材料带隙差异形成能带不连续,可通过调整层厚和组分控制电子行为。
- 分类:
- 组分超晶格:由不同半导体材料组成,如GaAs/AlAs,通过能带对准调控载流子分布。
- 掺杂超晶格:同种材料交替掺杂(如n型/p型),避免异质界面晶格畸变,能量隙可调范围更广。
3.物理性质
- 量子限域效应:薄层结构导致电子在垂直方向运动受限,形成离散能级或能带,影响导电性和光学特性。
- 异质结类型:根据能带对准分为Ⅰ型(窄带材料禁带完全嵌入宽带材料)、Ⅱ型(导带/价带偏移方向相同)等。
4.应用领域
- 光电子器件:用于制备高电子迁移率晶体管(HEMT)、量子阱激光器等。
- 红外探测:超晶格结构可调节红外吸收特性,应用于高性能探测器。
- 新型半导体开发:通过人工设计能带结构,获得传统材料不具备的电学与光学性能。
5.与相关概念的区别
- 光子晶体:调控光子传播的周期性介电结构,而超晶格主要调控电子行为。
- 量子阱:超晶格势垒层更薄,相邻势阱电子波函数交叠形成能带,量子阱则为离散能级。
超晶格通过人工设计实现了对材料性能的精确调控,是半导体物理与器件领域的重要研究方向。如需进一步了解具体技术细节,可参考搜狗百科等权威来源。
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