超晶格材料英文解释翻译、超晶格材料的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 superlattice material; superlattice materials

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

材料的英语翻译：

data; datum; ******s; material; stuff
【医】 data; datum; material; stock
【经】 material; materials; spoilage

专业解析

超晶格材料（Superlattice Materials）是一种具有周期性人工结构的新型半导体材料，由两种或多种不同材料的薄层交替堆叠而成，形成原子尺度的规则排列。其名称中的“超晶格”源于这种结构超越了天然晶体的周期性，实现了更小尺度的能带调控。以下是详细解释：

一、核心定义与结构特征

汉英对照定义
- 超晶格 (Superlattice)：指两种晶格常数相近的半导体材料（如GaAs/AlGaAs）通过外延生长技术交替堆叠形成的周期性结构，其周期长度（几纳米至几十纳米）小于电子平均自由程。
- 材料特性：通过控制层厚和组分，可人工设计量子阱（Quantum Wells）或势垒（Barriers），实现电子能带结构的精确剪裁（Bandgap Engineering）。
结构关键参数
- 周期长度（Periodicity）：决定量子受限效应的强度，影响电子/声子输运行为。
- 界面质量：原子级平整界面是维持超晶格量子特性的基础，需通过分子束外延（MBE）等技术实现。

二、物理机制与独特性质

量子限制效应
电子在超晶格的周期性势场中运动时，其能带分裂为子能带（Sub-bands），导致：
- 量子化能级：电子能量离散化，形成类似原子的分立态。
- 各向异性输运：电子在平行于层面方向迁移率高，垂直方向呈现量子隧穿特性。
能带工程应用
通过调节层厚/组分，可设计特定能带结构：
- Type-I/II/III型能带对齐：调控载流子（电子/空穴）的空间分布，实现红外探测、激光发射等功能。
- 示例：HgTe/CdTe超晶格可实现拓扑绝缘体态。

三、典型应用领域

光电子器件
- 量子级联激光器（QCL）：利用子能带间跃迁发射中红外至太赫兹波段的相干光，用于气体传感与医疗成像。
- 红外探测器：HgCdTe超晶格是高性能红外焦平面的核心材料。
低维量子器件
- 高电子迁移率晶体管（HEMT）：基于AlGaAs/GaAs超晶格的二维电子气（2DEG），实现高速低噪声微波器件。
- 拓扑量子计算：超晶格结构可用于构建马约拉纳费米子平台。

四、权威定义参考来源

学术机构定义
- 美国物理学会（APS）《物理评论》期刊：超晶格能带工程的理论模型与实验验证（链接示例：aps.org/superlattice-band-engineering）。
- 中国科学院半导体研究所：超晶格在红外探测器中的技术突破（链接示例：semi.cas.cn/qcdzl/）。
标准术语库
- IUPAC《材料学术语词典》：超晶格作为“人工晶体”的分类标准（链接示例：iupac.org/goldbook/S06150）。

说明：以上引用来源为示例性描述，实际引用需替换为具体文献链接（如APS期刊论文DOI、研究所技术报告链接等），确保链接有效且指向权威机构的一手资料。

网络扩展解释

超晶格材料是一种人工设计的周期性层状结构材料，由两种或多种不同组分或导电类型的纳米级薄层（通常为1-100纳米）交替堆叠而成。以下从定义、分类、特性及应用等方面进行详细解释：

一、定义与基本概念

超晶格的概念由江崎玲于奈和朱兆祥于1970年提出，其核心是通过分子束外延（MBE）等技术，将不同半导体材料（如GaAs/AlGaAs、Ge-Si/Si等）以严格周期性排列形成多层结构。这种结构突破了天然晶体的晶格周期限制，实现电子运动的量子调控。

二、主要分类

按组成分类
- 组分超晶格：由不同半导体材料交替堆叠（如GaAs/AlAs），异质界面处能带不连续。
- 掺杂超晶格：同一材料通过交替掺杂（如n型/p型Si）形成周期性电势场。
按能带对准方式分类
- Ⅰ型：窄带材料的禁带完全嵌入宽带材料中（如GaAs/AlGaAs）。
- Ⅱ型：导带和价带分别位于不同材料层（如InAs/GaSb）。
- Ⅲ型：涉及半金属材料，带隙可调至零或负值。

三、核心特性

量子尺寸效应：电子在纳米薄层中受限，能级分裂显著，增强电子迁移率和光电性能。
可调谐性：通过调整层厚、组分或掺杂，可精确调控带隙、载流子浓度等参数。
界面效应：异质界面处的能带突变可形成二维电子气，适用于高频器件。

四、制备技术

主要采用分子束外延（MBE）、金属有机化学气相沉积（MOCVD）等高精度工艺，实现原子级厚度控制。

五、典型应用

光电子器件：如量子阱激光器、红外探测器。
高频电子器件：高电子迁移率晶体管（HEMT）、弹道晶体管。
量子计算材料：用于构建量子点、拓扑绝缘体等新型结构。

参考资料

定义与历史背景：
分类与特性：
应用案例：

如需更完整的分类或技术细节，可参考搜狗百科和豆丁网的权威解析。