‫أه ل ً و‬‫سه ل ً‬
‫المفارق الهجينة‬   ‫المفارق الهجينة‬ ‫اعداد سرمد صبيح‬ ‫اعداد :: سرمد صبيح‬‫الجامعة المستنصرية/‬‫الجامعة المستنصرية/‬  ‫ك...
‫المفرق الهجيصن يعرف علصى انهص اتصصال حميمي‬               ‫ ُ‬ ‫)‪ (Intimate contact‬بيصصصن مادتيصصصن شبه‬‫موصصلتين أصو ب...
‫الشكل يبين مخطط الطاقة لمادتين شبه موصلتين معزولتين احداهما من النوع القابل‬‫)‪ (p-type‬يشار له ب )1 ‪ (Semiconductor‬يتم...
‫مخطط الطاقة للمفرق الهجين‬‫ان دراسصة تركيصب حزم الطاقصة للمفرق الهجيصن يعصد عامل مهمصا في‬‫تحديصد خواصصه المتمثلصة بخواص ...
‫مخطط الطاقة للمفرق الهجين‬
‫ان مقدار الزاحصة فصي مسصتوي فيرمصي )1‪ (EF2-EF‬يمكصن اعطاؤهصا بالمعادلة‬                                                 ...
‫ان عدم السصتمرارية في حزمصة التكافؤ ‪ ΔEV‬يعتمصد علصى الختلف في الفجوة‬                                               ‫ال...
‫: انواع المفارق الهجينة‬   ‫المفرق الهجين الحاد )‪ (abrupt‬والمتدرج )‪(graded‬‬            ‫1‬‫استنادا إلى المسافات إثناء...
‫المفرق الهجين المتماثل )‪Isotype‬‬                                                           ‫2‬‫‪ (Heterojunction‬مثل ‪ ...
‫4‬‫المفارق الهجينة المتلبسة )‪ (straddling‬وهوا لشائع في‬      ‫أغلب المفارق الهجينة.والمفارق الهجينة المائلة بشدة‬‫)‪ .(...
‫العوامل النظرية المؤثرة على خصائص المفرق الهجين‬                        ‫1- عدم التطابق الشبيكي )‪(Lattice Mismatch‬‬    ...
‫الخصائص الكهربائية للمفرق الهجين‬‫لجصل معرفصة الداء الجيصد للمفرق الهجيصن فل بصد مصن دراسصة خصائصه‬‫الكهربائيصة والمتمثلص...
‫خصائص سعة-جهد)‪(Capacitance-Voltage characteristics‬‬              ‫2‬     ‫من خلل خصائص سعة-جهد يمكن ايجاد تركيز الشوائب...
‫الخصائص الكهروبصرية للمفرق الهجين‬‫عند سقوط الضوء )الشعاع الكهرومغناطيسي( على مادة شبه موصلة سوف‬‫يتجزأ الضوء إلى ثلثة اج...
‫والشكل يوضح علقة تيار- جهد قبل وبعد الضاءة‬               ‫ل لمفرق ال هجين‬
‫الكواشف )‪(Detectors‬‬‫الكواشف هي أجهزة أو نبائط يتم تصنيعها من أشباه الموصلت مثل السيلكون ،‬  ‫تعمل على تحويل الطاقة الض...
‫الخلية الشمسية )‪(Cell Solar‬‬ ‫هي نبائط تقوم بتحويل ضوء الشمس مباشرة إلى طاقة كهربائية مستفيدة‬ ‫من الخصائص اللكترونية ل...
‫ليزرات أشباه الموصلت )‪(Semiconductor Lasers‬‬       ‫تستخدم المفارق الهجينة في أجهزة الليزرات وتحديدا ليزر أشباه‬       ...
‫شكرا لصغائكم‬
Heterojunction المفرق الهجين
Heterojunction المفرق الهجين
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Heterojunction المفرق الهجين

874
-1

Published on

0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total Views
874
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
14
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Heterojunction المفرق الهجين

  1. 1. ‫أه ل ً و‬‫سه ل ً‬
  2. 2. ‫المفارق الهجينة‬ ‫المفارق الهجينة‬ ‫اعداد سرمد صبيح‬ ‫اعداد :: سرمد صبيح‬‫الجامعة المستنصرية/‬‫الجامعة المستنصرية/‬ ‫كلية التربية /‬ ‫كلية التربية /‬ ‫قسم الفيزياء‬ ‫قسم الفيزياء‬
  3. 3. ‫المفرق الهجيصن يعرف علصى انهص اتصصال حميمي‬ ‫ ُ‬ ‫)‪ (Intimate contact‬بيصصصن مادتيصصصن شبه‬‫موصصلتين أصو بتعصبير آخصر )ثنائصي وصصلة ناتصج عن‬‫تماس حميمصي( مختلفتيصن فصي فجوة الطاقة ‪،Eg‬‬ ‫ثابصصت العزل الكهربائي‪ ، ε‬اللفة اللكترونية‪χ‬‬‫ودالصة الشغصل ‪ .ϕ‬ويعصد )‪ (Anderson‬اول من‬ ‫وضع مفهوم المفرق الهجين وذلك عام 0691‬
  4. 4. ‫الشكل يبين مخطط الطاقة لمادتين شبه موصلتين معزولتين احداهما من النوع القابل‬‫)‪ (p-type‬يشار له ب )1 ‪ (Semiconductor‬يتميز بزيادة في عدد الفجوات ويقع‬ ‫مستوي فيرمي1‪ EF‬بالقرب من حزمة التكافؤ1‪ EV‬والخرى من النوع المانح )-‪n‬‬ ‫‪ (type‬يشار له ب )2 ‪ (Semiconductor‬يتميز بزيادة في عدد اللكترونات ويقع‬‫مستوي فيرمي 2‪ EF‬بالقرب من حزمة التوصيل2‪ .EC‬طاقة مستوي فيرمي ‪)EF‬هو ذلك‬ ‫المستوى الذي تكون احتمالية انشغاله من قبل اللكترون نصف )5.0((.ونلحظ ايضا‬‫ان موقع مستوي فيرمي للمادة الثانية 2‪ EF‬هو اعلى من مستوي فيومي للمادة الولى‬ ‫1‪EF‬‬ ‫2 ‪Semiconductor‬‬
  5. 5. ‫مخطط الطاقة للمفرق الهجين‬‫ان دراسصة تركيصب حزم الطاقصة للمفرق الهجيصن يعصد عامل مهمصا في‬‫تحديصد خواصصه المتمثلصة بخواص )تيار – جهد( والخواص الفولتائية.‬‫في حالة حصول اتصال حميمي ما بين المادتين شبه الموصلتين يودي‬‫الصى الوصصول إلصى حالصة التوازن. ل يمكصن اسصتمرار هذا الفرق في‬‫مسصتوي فيرمصي لكل المادتيصن إصذ يحدث انتقال لللكترونات مصن شبه‬‫الموصصل )2( إلصى شبصه الموصصل )1( ممصا يؤدي إلصى هبوط مستويات‬‫الطاقة إلى السفل، ولكن عند انتقال الشحنات من شبه الموصل )1(‬‫إلصى شبصه الموصصل )2( يحدث ارتفاع لمسصتويات الطاقصة نحصو العلى‬ ‫وكما مبين في الشكل التالي‬
  6. 6. ‫مخطط الطاقة للمفرق الهجين‬
  7. 7. ‫ان مقدار الزاحصة فصي مسصتوي فيرمصي )1‪ (EF2-EF‬يمكصن اعطاؤهصا بالمعادلة‬ ‫التية‬ ‫2 ‪EF 2 − EF1 = ( χ 2 + Eg2 − δ e 2 ) − ( χ 1 − δ h1 ) = VD1 + VD‬‬ ‫حيث 1‪ δh‬و 2‪ δe‬تمثل ن المسافة الفاصلة بين مستوي فيرمي وحافة حزم التكافؤ للمادة ‪p-type‬‬‫وحافة حزمة التوصيل للمادة ‪ n-type‬على الترتيب. 1‪VD‬و 2‪ VD‬تمثل ن جهد البناء الداخلي على‬ ‫كل جانب من جانبي المفرق الهجين ومجموعهما يساوي جهد البناء الداخلي الكلي ‪VD‬‬ ‫.‬ ‫ان جهد البناء الداخلي الكلي يحدد بسبب الختلف في دالة الشغل بين المادتين‬ ‫والذي يعطى بالعلقة التية‬ ‫2 ‪qVD = φ1 − φ‬‬ ‫‪ q‬شحنة اللكترو ن‬ ‫ان عدم الستمرارية في حواف حزمة التوصيل ‪ ΔEc‬تعطى بدللة الفرق بين‬ ‫اللفة اللكترونية 1‪ χ‬و 2‪ χ‬للمادتين شبه الموصلة الولى والثانية‬ ‫2 ‪∆ Ec = χ 1 − χ‬‬
  8. 8. ‫ان عدم السصتمرارية في حزمصة التكافؤ ‪ ΔEV‬يعتمصد علصى الختلف في الفجوة‬ ‫المحظورة وتعطى بالعلقة‬ ‫‪∆ EV = ( χ 2 + E g 2 ) − ( χ 1 + E g1 ) = ∆ E g − ∆ χ‬‬ ‫ويمكن استنتاج المعادلة التالية من المعادلتين السابقتين‬ ‫‪∆Ec + ∆EV = ∆E g‬‬
  9. 9. ‫: انواع المفارق الهجينة‬ ‫المفرق الهجين الحاد )‪ (abrupt‬والمتدرج )‪(graded‬‬ ‫1‬‫استنادا إلى المسافات إثناء النتقال من المادة شبه الموصلة‬ ‫ ً‬ ‫الولى إلى الخرى‬ ‫المتدرج‬ ‫الحاد‬
  10. 10. ‫المفرق الهجين المتماثل )‪Isotype‬‬ ‫2‬‫‪ (Heterojunction‬مثل ‪ n-n‬و ‪ p-p‬و المفرق الهجين‬ ‫غير متماثل )‪ (Anisotype Heterojunction‬مثل‬‫‪ p-n‬و ‪. n-p‬استنادا الى نوع التوصيلية الكهربائية على كل‬ ‫جانب من جانبيه‬ ‫3‬ ‫مفارق ذات التطابق الشبيكي )‪(lattice matched‬‬ ‫ومفارق ذات عدم التطابق الشبيكي )‪lattice‬‬ ‫‪. (mismatch‬استنادا الى ثابت الشبيكة )‪.(a‬‬
  11. 11. ‫4‬‫المفارق الهجينة المتلبسة )‪ (straddling‬وهوا لشائع في‬ ‫أغلب المفارق الهجينة.والمفارق الهجينة المائلة بشدة‬‫)‪ .(stagger‬والمفارق الهجينة المكسورة الفجوة )‪broken‬‬ ‫‪ .(gap‬استنادا الى اصطفاف الحزمة.‬
  12. 12. ‫العوامل النظرية المؤثرة على خصائص المفرق الهجين‬ ‫1- عدم التطابق الشبيكي )‪(Lattice Mismatch‬‬ ‫•‬ ‫ان احد اهم الشروط في عملية انماء المفرق الهجين هو ان تمتلك كل المادتين‬ ‫•‬ ‫ثابت الشبيكة نفسه اذ أن أي اختل ف فيه يقود الى مفهوم عدم التطابق‬ ‫الشبيكي. وتعطى قيمته ولمادتين شبه موصلتين لهما ثابتي شبيكة 1‪ a‬و2‪a‬‬ ‫بالعلقة التية:‬‫= ‪• Lattice Mismatches‬‬ ‫2- عدم التطابق الحراري )‪(Thermal Mismatch‬‬ ‫•‬ ‫ينشأ هذا العامل عندما تمتلك مادتا المفرق الهجين معاملي تمدد حراري‬ ‫•‬ ‫مختلفين.‬ ‫3- النتشار الداخلي )‪(Intediffusion‬‬ ‫•‬‫ان المفارق الهجينة المصنعة بدرجات حرارة عالية يظهر فيها النتشار الداخلي‬ ‫•‬
  13. 13. ‫الخصائص الكهربائية للمفرق الهجين‬‫لجصل معرفصة الداء الجيصد للمفرق الهجيصن فل بصد مصن دراسصة خصائصه‬‫الكهربائيصة والمتمثلصة بخصصائص تيار – جهصد وخصصائص سصعة – جهد وهذه‬ ‫الخصائص هي التي تميز المفرق الهجين.‬ ‫ ُ‬ ‫1 خصائص تيار-جهد )‪Current –Voltage‬‬ ‫‪(Characteristics‬‬ ‫الخصائص هذه تمكننا من ايضاح آلية التوصيل الكهربائي، ويمكن تصنيف‬ ‫هذه الخصائص بالعتماد على قطبية الفولتية المسلطة إلى نوعين: انحياز‬ ‫امامي )‪ (Forward bias‬وانحياز عكسي .)‪ (Reverse bias‬فاذا كانت‬ ‫قطبية الفولتية المسلطة مماثلة إلى قطبية شبهي الموصل المكونان للمفرق‬‫عندئذ يعمل المفرق بالنحياز المامي وهذا بدوره يؤدي إلى تقليل جهد البناء‬ ‫الداخلي )‪ (Built-in potential‬للمفرق والعكس صحيح بالنسبة للنحياز‬ ‫العكسي .‬
  14. 14. ‫خصائص سعة-جهد)‪(Capacitance-Voltage characteristics‬‬ ‫2‬ ‫من خلل خصائص سعة-جهد يمكن ايجاد تركيز الشوائب وجهد البناء‬‫الداخلي وعرض منطقة النضوب)الستنزاف( وإعطاء صورة واضحة لتوزيع‬ ‫الشحنة في المفرق. وفي حالة المفرق الهجين وعند انتقال حاملت الشحنة‬ ‫من المادة شبه الموصلة الولى إلى الثانية او بالعكس تتكون منطقة ذات‬ ‫مقاومة كهربائية عالية وهذه المنطقة تسمى بمنطقة النضوب وعندها يمكن‬ ‫اعتبار المفرق متسعة إذ تتجمع الذرات المتأينة على طرفيها ولحساب سعة‬‫الوصلة)المتسعة( لوحدة المساحة المتكونة في حالة النحياز العكسي نستخدم‬ ‫المعادلة التية‬ ‫‪εs‬‬ ‫= ‪C‬‬ ‫حيث ‪ :εs‬سماحية شبه الموصل‬ ‫‪W‬‬ ‫عرض منطقة النضوب :‬ ‫‪W‬‬
  15. 15. ‫الخصائص الكهروبصرية للمفرق الهجين‬‫عند سقوط الضوء )الشعاع الكهرومغناطيسي( على مادة شبه موصلة سوف‬‫يتجزأ الضوء إلى ثلثة اجزاء: جزء ينعكس من سطح المادة، وجزء ينفذ من‬ ‫خلل المادة والجزء الثالث من الضوء هو الجزء الممتص داخل المادة وهو‬‫الجزء الساس لفهم هذه الخصائص. يعتمد امتصاص الفوتونات خلل المادة‬ ‫شبه الموصلة على الطول الموجي لتلك الفوتونات‬‫ان الخصائص الكهروبصرية للمفارق الهجينة يمكن تصنيفها إلى مجموعتين‬‫1. المجموعة الولى: تهتم بتوليد تيارات ضوئية جراء امتصاص الفوتونات.‬ ‫2. المجموعة الثانية: تهتم بانبعاث فوتوني كنتيجة للتهيج اللكتروني.‬
  16. 16. ‫والشكل يوضح علقة تيار- جهد قبل وبعد الضاءة‬ ‫ل لمفرق ال هجين‬
  17. 17. ‫الكواشف )‪(Detectors‬‬‫الكواشف هي أجهزة أو نبائط يتم تصنيعها من أشباه الموصلت مثل السيلكون ،‬ ‫تعمل على تحويل الطاقة الضوئية الممتصة إلى اشارة كهربائية يمكن قياسها.‬ ‫يمكن تقسيم الكواشف بالعتماد على آلية تحول طاقة الشعة الساقطة الى‬ ‫لّ‬ ‫كواشف حرارية‬ ‫1‬ ‫وكواشف فوتونية‬ ‫2‬
  18. 18. ‫الخلية الشمسية )‪(Cell Solar‬‬ ‫هي نبائط تقوم بتحويل ضوء الشمس مباشرة إلى طاقة كهربائية مستفيدة‬ ‫من الخصائص اللكترونية لنوع معين من المواد تعرف بأشباه الموصلت‬‫)‪.(semiconductors‬والشكل يوضح الخلية الشمسية مع طرائق ترتيبه.‬
  19. 19. ‫ليزرات أشباه الموصلت )‪(Semiconductor Lasers‬‬ ‫تستخدم المفارق الهجينة في أجهزة الليزرات وتحديدا ليزر أشباه‬ ‫الموصلت الدايود ) .)‪ diode‬وله تطبيقات جدا واسعة من هذه‬ ‫التطبيقات هي مشغلت السي دي )‪(CD‬و الدي في دي )‪(DVD‬‬‫ويستخدم ايضا في ضخ ليزرات اخرى مثل ليزرات الحالة الصلبة.والشكل‬ ‫يوضح ثنائي ليزر مثالي‬
  20. 20. ‫شكرا لصغائكم‬

×