گاز الکترونی دو بعدی ( 2DEG ) یک مدل علمی در فیزیک حالت جامد است. یک گاز الکترونی است که آزادانه در دو بعد حرکت می کند، اما در بعد سوم به شدت محصور است. این محصور شدن شدید منجر به سطوح انرژی کوانتیزه شده برای حرکت در جهت سوم می شود که می توان آن را برای اکثر مشکلات نادیده گرفت؛ بنابراین به نظر می رسد که الکترون ها یک صفحه دوبعدی هستند که در یک دنیای سه بعدی جاسازی شده اند. ساختار مشابه از سوراخ است که به نام گاز سوراخ دو بعدی ( 2DHG ) ، و از جمله سیستم ها بسیاری از خواص مفید و جالب است.
بیشتر 2DEGها در ساختارهای شبه ترانزیستور ساخته شده از نیمه هادی ها یافت می شوند. متداول ترین 2DEG لایه ای از الکترون های موجود در ماسفت ها ( ترانزیستورهای اثر میدانی فلز - اکسید - نیمه هادی ) است. هنگامی که ترانزیستور در حالت وارونگی است، الکترون های زیر اکسید گیت به رابط نیمه رسانا - اکسید محدود می شوند و بنابراین سطوح انرژی کاملاً مشخصی را اشغال می کنند. برای چاه های پتانسیل نازک و دماهای نه چندان زیاد، فقط پایین ترین سطح اشغال می شود ( به شرح شکل مراجعه کنید ) ، و بنابراین حرکت الکترون ها عمود بر سطح مشترک را می توان نادیده گرفت. با این حال، الکترون آزاد است که به موازات سطح مشترک حرکت کند، و به همین ترتیب شبه - دو بعدی است.
روش های دیگر برای مهندسی 2DEG ترانزیستورهای با تحرک الکترون بالا ( HEMT ) و چاه های کوانتومی مستطیلی هستند. HEMTها ترانزیستورهای اثر میدانی هستند که از پیوند ناهمگون بین دو ماده نیمه رسانا برای محدود کردن الکترون ها به یک چاه کوانتومی مثلثی استفاده می کنند. الکترون محدود به نامتجانس HEMTs نشان بالاتر تحرک از کسانی که در ماسفت، از دستگاه سابق با بهره گیری از عمد کانال بدون دوپه در نتیجه موجب کاهش اثرات زیان آور پراکندگی ناخالصی یونیزه می شود. دو رابط ناهمگونی با فاصله نزدیک ممکن است برای محدود کردن الکترون ها به یک چاه کوانتومی مستطیلی استفاده شود. انتخاب دقیق مواد و ترکیبات آلیاژی امکان کنترل چگالی حامل در 2DEG را فراهم می کند.
الکترون ها ممکن است به سطح یک ماده نیز محدود شوند. برای مثال، الکترون های آزاد روی سطح هلیوم مایع شناور می شوند و آزادانه در طول سطح حرکت می کنند، اما به هلیوم می چسبند. برخی از کارهای اولیه در 2DEG با استفاده از این سیستم انجام شد. [ ۱] علاوه بر هلیوم مایع، عایق های جامد ( مانند عایق های توپولوژیکی ) نیز وجود دارند که از حالت های الکترونیکی سطح رسانا پشتیبانی می کنند.
این نوشته برگرفته از سایت ویکی پدیا می باشد، اگر نادرست یا توهین آمیز است، لطفا گزارش دهید: گزارش تخلفبیشتر 2DEGها در ساختارهای شبه ترانزیستور ساخته شده از نیمه هادی ها یافت می شوند. متداول ترین 2DEG لایه ای از الکترون های موجود در ماسفت ها ( ترانزیستورهای اثر میدانی فلز - اکسید - نیمه هادی ) است. هنگامی که ترانزیستور در حالت وارونگی است، الکترون های زیر اکسید گیت به رابط نیمه رسانا - اکسید محدود می شوند و بنابراین سطوح انرژی کاملاً مشخصی را اشغال می کنند. برای چاه های پتانسیل نازک و دماهای نه چندان زیاد، فقط پایین ترین سطح اشغال می شود ( به شرح شکل مراجعه کنید ) ، و بنابراین حرکت الکترون ها عمود بر سطح مشترک را می توان نادیده گرفت. با این حال، الکترون آزاد است که به موازات سطح مشترک حرکت کند، و به همین ترتیب شبه - دو بعدی است.
روش های دیگر برای مهندسی 2DEG ترانزیستورهای با تحرک الکترون بالا ( HEMT ) و چاه های کوانتومی مستطیلی هستند. HEMTها ترانزیستورهای اثر میدانی هستند که از پیوند ناهمگون بین دو ماده نیمه رسانا برای محدود کردن الکترون ها به یک چاه کوانتومی مثلثی استفاده می کنند. الکترون محدود به نامتجانس HEMTs نشان بالاتر تحرک از کسانی که در ماسفت، از دستگاه سابق با بهره گیری از عمد کانال بدون دوپه در نتیجه موجب کاهش اثرات زیان آور پراکندگی ناخالصی یونیزه می شود. دو رابط ناهمگونی با فاصله نزدیک ممکن است برای محدود کردن الکترون ها به یک چاه کوانتومی مستطیلی استفاده شود. انتخاب دقیق مواد و ترکیبات آلیاژی امکان کنترل چگالی حامل در 2DEG را فراهم می کند.
الکترون ها ممکن است به سطح یک ماده نیز محدود شوند. برای مثال، الکترون های آزاد روی سطح هلیوم مایع شناور می شوند و آزادانه در طول سطح حرکت می کنند، اما به هلیوم می چسبند. برخی از کارهای اولیه در 2DEG با استفاده از این سیستم انجام شد. [ ۱] علاوه بر هلیوم مایع، عایق های جامد ( مانند عایق های توپولوژیکی ) نیز وجود دارند که از حالت های الکترونیکی سطح رسانا پشتیبانی می کنند.
wiki: گاز الکترونی دو بعدی