异质结
半导体异质结构一般是由两层以上不同资料所组成，它们各具不同的能带隙。这些资料可所以GaAs之类的化合物，也可所以Si-Ge之类的半导体合金。按异质结中两种资料导带和价带的对准状况能够把异质结分为Ⅰ型异质结和Ⅱ型异质结两种，两种异质结的能带结构如图1所示。
如图1(a)所示，I型异质结的能带结构是嵌套式对准的,窄带资料的导带底和价带顶都坐落宽带资料的禁带中，ΔEc和ΔEv的符号相反，GaAlAs/GaAs和InGaAsP/InP都归于这一种。在Ⅱ型异质结中，ΔEc和ΔEv的符号相同。详细又能够分为两种:一种如图1(b)所示的交织式对准，窄带资料的导带底坐落宽带资料的禁带中，窄带资料的价带顶坐落宽带资料的价带中。另一种如图1(c)所示窄带资料的导带底和价带顶都坐落宽带资料的价带中［14］。
Ⅱ型异质结的根本特性是在交界面附近电子和空穴空间的分隔和在自洽量子阱中的局域化。由于在界面附近波函数的交叠，导致光学矩阵元的削减，然后使辐射寿数加长，激子捆绑能削减。由于光强和外加电场会激烈影响Ⅱ型异质结的特性，使得与Ⅰ型异质结比较，Ⅱ型异质结表现出不寻常的载流子的动力学和复合特性，然后影响其电学、光学和光电特性及其器材的参数。
在Ⅰ型异质结中能级的误差量具有不同的符号，电子和空穴是在界面的同一侧（窄带资料一侧）由受热离化而发生的。这种状况下只要一种载流子被捆绑在量子阱中（n-N结构中的电子，p-P结构中的空穴）。Ⅱ型异质结能级的误差量具有相同的符号，电子和空穴是在界面的不同侧由受热离化而发生的。两种载流子被捆绑在自洽的量子阱中，因而在Ⅰ型异质结中载流子复合发生在窄带资料一侧，Ⅱ型异质结中载流子复合主要是凭借界面的地道而不是窄带资料一侧。
不同半导体的能隙宽度可根据运用的要求做恰当调整，办法可所以替代半导体元素(例如，用In或许Al替代Ga，用P、Sb或N替代As)，也能够通过改动合金的成分。有多种办法可用于构成不同半导体层之间的骤变界面，例如分子束外延法(MBE)和金属有机化学堆积法(MOCVD)。运用这些办法在基片上会有一层一层的原子以恰当的晶格常数向外成长。异质结构对科学有严重影响，是高频晶体管和光电子器材的要害成分。
比起一般的晶体管来，异质结晶体管的基极是由能带隙更小的半导体层构成，这就大大下降了电子的能量壁垒，然后大大添加了电子电流。一起空穴电流坚持不变，所以扩大倍数就大为添加。要减小扩大倍数，只需令基极的掺杂量进步，并让基极更薄，就能够大大下降基极电阻，然后下降RC时间常数，所以就得到了快速晶体管。
半导体异质结构的根本特性
所谓半导体异质结构，便是将不同资料的半导体薄膜，依先后次第沈积在同一基座上。例如图2所描绘的便是运用半导体异质结构所作成的雷射之根本架构。半导体异质结构的根本特性有以下几个方面。
(1) 量子效应：因中间层的能阶较低，电子很简单坠落下来被限制在中间层，而中间层能够只要几十埃（1埃＝10-10米）的厚度，因而在如此小的空间内，电子的特性会遭到量子效应的影响而改动。例如：能阶量子化、基态能量添加、能态密度改动等，其间能态密度与能阶方位，是决议电子特性很重要的要素。
(2) 迁移率(Mobility)变大：半导体的自在电子主要是由于外加杂质的奉献，因而在一般的半导体资猜中，自在电子会遭到杂质的磕碰而减低其举动才能。然而在异质结构中，可将杂质加在两头的夹层中，该杂质所奉献的电子会掉到中间层，因其有较低的能量（如图3所示）。因而在空间上，电子与杂质是分隔的，所以电子的举动就不会因杂质的磕碰而遭到限制，因而其迁移率就能够大大添加，这是高速组件的根本要素。
(3)奇特的二度空间特性：由于电子被限制在中间层内，其沿夹层的方向是不能自在运动的，因而该电子只剩下二个自在度的空间，半导体异质结构因而供给了一个非常好的物理体系可用于研讨低维度的物理特性。低维度的电子特性适当不同于三维者，如电子捆绑能的添加、电子与电洞复合率变大，量子霍尔效应，分数霍尔效应等。科学家运用低维度的特性，现已已作出林林总总的组件，其间就包括有光纤通讯中的高速光电组件，而量子与分数霍尔效应别离取得诺贝尔物理奖。
(4)人工资料工程学：半导体异质结构之中间层或是两旁的夹层，可因需求不同而改动。例如以砷化镓来说，镓能够被铝或铟替代，而砷能够用磷、锑、或氮替代，所规划出来的资料特性因而变化无常，因而有人工资料工程学的名词呈现。最近科学家将锰原子替代镓，而发现具有铁磁性的现象，引起很大的注重，由于日后的半导体组件，有或许因而而运用电子自旋的特性。此外，在半导体异质结构中，假如附近两层的原子距离不相同，原子的摆放会被逼与基层相同，那么原子间就会有应力存在，该应力会改动电子的能带结构与行为。现在该应力的巨细已可由长晶技能操控，因而科学家又多了一个可调变半导体资料的要素，发生更多新颖的组件，例如硅锗异质结构高速晶体管。
半导体异质结构的运用
(1)发光组件(light EMItTIng devICes, LED)：
由于半导体异质结构能将电子与电洞限制在中间层内，电子与电洞的复合率因而添加，所以发光的功率较大；一起改动量子井的宽度亦能够操控发光的频率，所以如今的半导体发光组件，大都是由异质结构所组成的。半导体异质结构发光组件，相较其它发光组件，具有高功率、省电、经用等长处，因而广泛运用于剎车灯、交通号志灯、野外展现灯等。值得一提的是在1993年，日本的科学家研宣布蓝色光的半导体组件，使得光的三原色红、绿、蓝，皆可用半导体制造，因而各种色彩都可用半导体发光组件得到，难怪我们猜测家庭用的灯炮、日光灯，即将被半导体发光组件所替代。
(2)雷射二极管：
半导体雷射二极管的根本结构，与上述的发光组件极为相似，只不过是雷射二极管有必要考虑到受激发光(sTImulated EMIssion)与共振的条件。运用半导体异质结构，因电子与电洞很简单掉到中间层，因而载子数目回转(populaTIon inversion)较易到达，这是具有受激发光的必要条件，并且电子与电洞因被限制在中间层内，其结合率较大。此外，两旁夹层的折射率与中间层不同，因而能够将光限制在中间层，致使光不会丢失，而添加雷射强度，是故利异质结构制造雷射，有很大的长处。第一个室温且接连发射的半导体异质结构雷射，是在1970年由阿法洛夫领导的研讨群所制造出来的，而克拉姆则在1963年开展了有关半导体异质结构雷射的原理。半导体雷射二极管的运用规模亦适当广泛，如雷射唱盘（如图4所示），高速光纤通讯、激光打印机、雷射笔等。
(3)异质结构双极晶体管：(heterojuncTIon bipolar transistor, HBT) 在半导体异质结构中，中间层有较低的能带，因而电子很简单就由周围的夹层注入，是故在晶体管中由射极通过基极到集极的电流，就能够大为进步，晶体管的扩大倍率也为之添加；一起基极的厚度能够减小，其掺杂浓度能够添加，因而反响速率变大，所以异质结构得以制造快速晶体管。运用半导体异质结构作成晶体管的主张与其特性剖析，是由克接拉姆在1957提出的。半导体异质结构双极晶体管因具有快速、高扩大倍率的长处，因而广泛运用于人工卫星通讯或是举动电话等。
(4)高速电子迁移率晶体管(high eleCTRon mobility transistor, HEMT)
高速电子迁移率晶体管，便是运用半导体异质结构中杂质与电子在空间能被分隔的长处，因而电子得以有很高的迁移率。在此结构中，改动闸极(gate)的电压，就能够操控由源极(source)到泄极(drain)的电流，而到达扩大的意图。因该组件具有很高的向应频率(600GHz)且低噪声的长处，因而广泛运用于无限与太空通讯（如图5所示），以及地理观测。
(5)其它运用：
半导体异质结构除了用于上述组件外，亦很多运用于其它光电组件，如光侦测器、太阳电池、规范电阻或是光电调制器．．．等。又由于长晶技能的发展，单层原子厚度的薄膜已能操控，因而半导体异质结构供给了高质量的低维度体系，让科学家能满意根究低维度现象的要求。除了在二度空间观测到量子与分数量子霍尔效应外，科学家已进一步在根究异质结构中的一维与零维的电子行为，预期将来还会连续有别致的现象被开掘，也会有更多新颖的异质结构组件呈现
