超晶格英文解釋翻譯、超晶格的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【電】 superlattice; superstructure
分詞翻譯:
超的英語翻譯:
exceed; go beyond; overtake
【計】 hyperactive
【醫】 per-; ultra-
晶格的英語翻譯:
crystal lattice
【計】 crystal lattice
【化】 crystal lattice; lattice
專業解析
超晶格(Superlattice)是一種由兩種或多種不同半導體材料周期性交替生長形成的人工晶體結構。其晶格常數(原子排列的周期性距離)經過人工設計,周期通常遠大于天然晶體的晶格常數。以下是其詳細解釋:
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定義與結構特征
超晶格是通過分子束外延(MBE)等技術,将不同半導體材料(如砷化镓GaAs和鋁砷化镓AlGaAs)以納米尺度周期性堆疊形成的結構。其核心特征是形成人工能帶結構,電子在其中的運動受量子限制效應影響,産生獨特的電學和光學性質 。
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核心物理機制
超晶格的能帶結構會形成子能帶(Sub-bands)和迷你能隙(Mini-gaps),這是由材料界面的周期性勢壘導緻的量子約束效應。電子在垂直界面方向上的運動受限,而在平行界面方向可自由移動,形成二維電子氣(2DEG)。
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應用領域
- 量子器件:用于制備高電子遷移率晶體管(HEMT)、量子阱激光器等;
- 熱電材料:通過聲子散射優化熱電轉換效率;
- 紅外探測:基于子能帶躍遷的紅外探測器(如QWIP)。
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理論背景
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,其電子輸運理論基于布洛赫振蕩和斯塔克局域化現象,為凝聚态物理研究提供了重要平台 。
權威參考來源:
- 中國科學院半導體研究所《半導體超晶格物理》概述頁
(鍊接:http://www.semi.ac.cn/kxcb/kpwz/202106/t20210607_6033486.html)
- 美國物理學會《超晶格中的量子約束效應》期刊綜述
(鍊接:https://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.66.289)
- Nature Reviews Materials《超晶格在光電領域的應用》
(鍊接:https://www.nature.com/articles/s41578-019-0120-5)
- 維基百科“Superlattice”詞條(理論背景部分)
(鍊接:https://en.wikipedia.org/wiki/Superlattice)
網絡擴展解釋
超晶格是一種人工設計的周期性層狀結構材料,由兩種或多種半導體材料交替堆疊形成,其周期長度(即單層厚度之和)通常為納米級别。以下是其核心要點:
1.定義與提出背景
超晶格概念由江崎玲于奈(1973年諾貝爾物理學獎得主)和朱兆祥于1970年在IBM實驗室提出。其結構特點是材料的周期性重複單元由不同組分或摻雜類型的薄膜構成,每層厚度與電子德布羅意波長相當(約幾納米),形成量子效應顯著的人造晶體。
2.結構特點
- 周期性交替層:如GaAs/AlGaAs等材料交替生長,周期長度遠大于單層晶格常數。
- 能帶調控:異質界面處因材料帶隙差異形成能帶不連續,可通過調整層厚和組分控制電子行為。
- 分類:
- 組分超晶格:由不同半導體材料組成,如GaAs/AlAs,通過能帶對準調控載流子分布。
- 摻雜超晶格:同種材料交替摻雜(如n型/p型),避免異質界面晶格畸變,能量隙可調範圍更廣。
3.物理性質
- 量子限域效應:薄層結構導緻電子在垂直方向運動受限,形成離散能級或能帶,影響導電性和光學特性。
- 異質結類型:根據能帶對準分為Ⅰ型(窄帶材料禁帶完全嵌入寬帶材料)、Ⅱ型(導帶/價帶偏移方向相同)等。
4.應用領域
- 光電子器件:用于制備高電子遷移率晶體管(HEMT)、量子阱激光器等。
- 紅外探測:超晶格結構可調節紅外吸收特性,應用于高性能探測器。
- 新型半導體開發:通過人工設計能帶結構,獲得傳統材料不具備的電學與光學性能。
5.與相關概念的區别
- 光子晶體:調控光子傳播的周期性介電結構,而超晶格主要調控電子行為。
- 量子阱:超晶格勢壘層更薄,相鄰勢阱電子波函數交疊形成能帶,量子阱則為離散能級。
超晶格通過人工設計實現了對材料性能的精确調控,是半導體物理與器件領域的重要研究方向。如需進一步了解具體技術細節,可參考搜狗百科等權威來源。
分類
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