Una teoría dipolar efectiva para alineamientos de bandas en heterouniones de semiconductores

Se presenta una teoría dipolar efectiva para estimar los alineamientos de bandas en la interfaz de una heterounión de semiconductor de red coincidente o casi coincidente. La teoría se basa en la formación de un dipolo efectivo en la interfaz que causa un desplazamiento adicional ΔEv en la diferencia de los bordes de las bandas. Se derivan un conjunto de ecuaciones a partir de las cuales se puede resolver δEv de manera iterativa. El cálculo requiere los valores del tope de la banda de valencia y varios parámetros de estructura de banda en bloque de los semiconductores constituyentes como entrada. El efecto del dipolo se evalúa considerando la transferencia de carga inducida por la penetración de los electrones de masa efectiva que representan los estados de banda en bloque en la barrera cuántica del semiconductor vecino. La teoría se aplica para predecir los valores de desajuste de banda de más de 100 heterouniones que involucran semiconductores del grupo IV, III-V y II-VI. De las 30 heterouniones para las cuales se han informado datos experimentales, los valores predichos difieren de los datos en solo alrededor de 0.1 eV en promedio. También se discute la extensión de la teoría actual a varios sistemas especiales de interfaz.