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异质结光电子器件

年代以来，半导体外延生长技术迅速发展。利用外延生长技术可以把不同半导体单晶薄膜控制生长在一起，形成异质结或异质结构。适当选择异质结构可以获得一些新的电学特性，如单向注入特性、载流子定域限制效应、负电子亲和势等，在光学上具有窗口效应、光波导特性等。异质结的新特性不仅使原有的光电子器件性能得到很大改善，同时还借以研制成许多新功能器件(如量子阱激光器、双稳态光器件等)。双异质结激光器的发明是异质结研究方面的一个重大成就。采用异质结构以后，激光器有源区可精确控制在0.1微米量级。把注入载流子和光都局限在这个薄层中，使激光器阈值电流密度降低2～3个量级,达到103安/厘米2以下，从而实现低功耗(毫瓦)，长命寿(外推百万小时)、室温连续波工作等目的。异质结在光电子学中的另一成就是70年代出现的半导体光阴极。以前采用的光阴极材料属正电子亲和势材料(如Cs3Sb-CsO等)，量子产额很低，且基本上由热电子弛豫时间决定(10-12秒量级)。利用半导体异质结(如GaAs、InGaAsP-CsO等)负电子亲和势，使量子产额提高3个数量级以上,量子产额由非平衡载流子寿命(10-8秒量级)决定;适当选择材料可使响应波长扩展到红外波段。这类负电子亲和势光阴极特别适用于军事夜视。

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