Гетероструктура

Впервые на возможность использования свойств контакта двух различных полупроводников для повышения эффективности инжекции в биполярных транзисторах указывал Шокли в 1948 году.^[2]

В 1957 году Герберт Кремер в своей работе^[3] предположил, что гетеропереходы могут иметь более высокую эффективность инжекции по сравнению с гомопереходами.

Качественная модель формирования энергетической диаграммы гетероперехода была развита Р. Л. Андерсоном в 1960 году, им также был исследован первый эпитаксиальный монокристаллический гетеропереход Ge-GaAs с совпадающими постоянными кристаллической решетки^[4].

Несколькими годами позже независимо Ж. И. Алферовым^[5]  и Г. Кремером^[6] была сформулирована концепция лазеров на основе двойных гетероструктур (ДГС).

Алферов отмечал возможность достижения высокой плотности инжектированных носителей и инверсной заселенности для получения вынужденного излучения в данных структурах. Он показал, что плотность инжектированных носителей может на несколько порядков превосходить плотность носителей в широкозонном эмиттере (эффект ”суперинжекции”), а  благодаря потенциальным барьерам на границе полупроводников рекомбинация в эмиттере равна нулю.

Наиболее перспективной для получения гетероструктур была система AlAs-GaAs, так как соединения AlAs и GaAs имеют близкие значения постоянных решеток, а GaAs в свою очередь обладает  многими необходимыми свойствами, такими как малые эффективные массы носителей, высокая подвижность электронов,  большая ширина запрещенной зоны, эффективная излучательная рекомбинация и резкий край оптического поглощения вследствие прямозонной структуры.

Разработка модификации метода жидкофазной эпитаксии (ЖФЭ), пригодной для роста гетероструктур, привела к созданию первой решеточно-согласованной AlGaAs-гетероструктуры. Были созданы большинство наиболее важных приборов, в которых используются основные преимущества гетероструктур:

• низкопороговые ДГС лазеры при комнатной температуре,
• высокоэффективные светодиоды на одиночной и двойной гетероструктуре^[7],
• солнечные элементы на гетероструктурах^[8],
• биполярные транзисторы на гетероструктурах^[9],
• тиристорные p−n−p−n-переключатели на гетероструктурах.

Работы Ж. И. Алферова и Г. Кремера  в области исследования гетеропереходов были отмечены присуждением им Нобелевской премии по физике в 2000 году.

В настоящее время гетеропереходы находят широкое применение при создании высокочастотных транзисторов и оптоэлектронных приборов. На базе гетероструктур создаются быстродействующие опто- и микроэлектронные устройства: лазерные диоды для систем передачи информации в оптоволоконных сетях; гетероструктурные светодиоды и биполярные транзисторы; малошумящие транзисторы с высокой подвижностью электронов (ВПЭТ), применяющиеся в высокочастотных устройствах, в том числе в системах спутникового телевидения; солнечные элементы с гетероструктурами, широко использующиеся для космических и земных программ.