Кіріспе
Екі қабат немесе екі түрлі жартылай өткізгіш аймағы арасындағы интерфейс – гетероқосым. Гетероқосым – екі қабат немесе екі түрлі жартылай өткізгіш аймағы арасындағы интерфейс. Бұл жартылай өткізгіш материалдар гомоқосымдардан айырмалы, әртүрлі тығыздықтарға ие. Көптеген қатты дене құрылғыларында, оның ішінде жартылай өткізгіш лазерлерде, күн батареяларында және транзисторларда электрондық энергия деңгейлерін реттеу көбінесе тиімді болады. Бір құрылғыда бірнеше гетероқосымдардың үйлесімі гетероқұрылым деп аталады, бірақ екі термин де көбінесе бір-бірін алмастырып қолданылады. Әрбір материалдың әртүрлі тығыздыққа ие жартылай өткізгіш болуы талабы, әсіресе электрондық қасиеттер кеңістіктік қасиеттерге байланысты болатын кішкентай өлшемдерде, шартты. Гетероқосымның заманауи анықтамасы – кез келген екі қатты дене материалдарының арасындағы интерфейс, соның ішінде металл, диэлектрик, жылдам ионды өткізгіш және жартылай өткізгіш материалдардың кристалли және аморфты құрылымдары.
A heterojunction is an interface between two layers or regions of dissimilar semiconductors. These semiconducting materials have unequal band gaps as opposed to a homojunction. It is often advantageous to engineer the electronic energy bands in many solid state device applications, including semiconductor lasers, solar cells and transistors. The combination of multiple heterojunctions together in a device is called a heterostructure, although the two terms are commonly used interchangeably. The requirement that each material be a semiconductor with unequal band gaps is somewhat loose, especially on small length scales, where electronic properties depend on spatial properties. A more modern definition of heterojunction is the interface between any two solid state materials, including crystalline and amorphous structures of metallic, insulating, fast ion conductor and semiconducting materials.
Наноөлшедегі гетероқосылымдар
Кванттық нүктелерде жолақтың энергиясы кванттық өлшем әсеріне байланысты кристалл өлшеміне тәуелді. Бұл наноөлшемді гетероқұрылымдарда жолақтың өзгеруін жасауға мүмкіндік береді. Бірдей материалдарды пайдалануға болады, бірақ кристалдардың мөлшері немесе қалыңдығын өзгерту арқылы қосылу түрін өзгертуге болады, мысалы, қабаттасқан (I типті) түрінен шегініс (II типті) түріне ауысуға болады. Ең көп таралған наноөлшемді гетероқұрылымдық жүйе – ZnS (CdSe@ZnS) CdSe үстінде, ол қабаттасқан (I типті) аралыққа ие. Бұл жүйеде ZnS флуоресцентті CdSe ядросының бетін пассивтейді, соның арқасында люминесценцияның кванттық тиімділігі артады. ZnS қабығындағы күшті байланыстардың нәтижесінде, оның үлкен жолақты арақашықтығына байланысты жылу тұрақтылығы да артады. CdSe және ZnS екеуі де цинк-бленда кристалдық фазада өседі және торға жақын сәйкес келеді, сондықтан ядро-қабық өсуі басымдыққа ие. Басқа жүйелерде немесе өсудің басқа жағдайларында, оң жақтағы суретте көрсетілгендей, анизотроптық құрылымдарды өсіру мүмкін. Бұл құрылымдардағы өткізгіштік жолақтары арасындағы зарядтың ауысуына ынталандыратын күш – өткізгіштік жолағының өзгеруі болып табылады. Robel және авторлар TiO2-де өсірілген CdSe нанокристалдарының мөлшерін азайту арқылы, электрондардың жоғары CdSe өткізгіштік жолағынан TiO2-ге жылдам ауысатынын анықтады. CdSe-де кванттық өлшем әсері өткізгіштік жолағында валенттік жолаққа қарағанда тиімді массаның кішірек болуына байланысты күштірек байқалады, және бұл көптеген жартылай өткізгіштерге тән. Соған байланысты, наноөлшемді гетероқосылымдармен өткізгіштік жолағының өзгеруін жасау әдетте оңайырақ. Шегініс (II типті) наноөлшемді гетероқосылымдарда фотоиндуцирленген зарядтың бөлінуі болуы мүмкін, себебі оларда тесіктер үшін ең төменгі энергиялық күй қосылыстың бір жағында, ал электрондар үшін ең төменгі энергия қарсы жағында орналасуы мүмкін. Анизотроптық шегініс (II типті) наноөлшемді гетероқосылымдарды фотокатализ үшін, әсіресе күн энергиясын пайдаланып суды бөлу үшін қолдануға болады.