Un’eterogiunzione viene creata quando due diversi strati di semiconduttori cristallini sono posti in congiunzione o stratificati insieme con bande gap alternate o dissimili. Principalmente utilizzate nei dispositivi elettrici allo stato solido, le eterogiunzioni possono anche essere formate tra due semiconduttori con proprietà diverse, ad esempio uno che è cristallino mentre l’altro è metallico. Quando la funzione di un dispositivo elettrico o di un’applicazione del dispositivo dipende da più di un’eterogiunzione, queste vengono messe in formazione per creare quella che viene chiamata eterostruttura. Queste eterostrutture vengono utilizzate per aumentare l’energia prodotta da diversi dispositivi elettrici, come celle solari e laser.
Esistono tre diversi tipi di eterogiunzioni. Quando queste interfacce tra i semiconduttori vengono create, possono formare quello che viene chiamato un divario a cavallo, un divario sfalsato o un divario interrotto. Questi diversi tipi di eterogiunzioni dipendono dal gap energetico che si crea come risultato degli specifici materiali semiconduttori.
La quantità di energia che un materiale può produrre è direttamente rilevante per la dimensione del gap energetico creato dall’eterogiunzione. Anche il tipo di gap energetico è importante. Questo gap energetico è costituito dalla differenza che intercorre tra la banda di valenza, prodotta da un semiconduttore, e la banda di conduzione, prodotta dall’altro.
Le eterogiunzioni sono standard in ogni laser prodotto da quando la scienza delle eterogiunzioni è diventata lo standard in tutto il settore. L’eterogiunzione consente la produzione di laser in grado di funzionare a una normale temperatura ambiente. Questa scienza è stata introdotta per la prima volta nel 1963 da Herbert Kroemer, sebbene non sia diventata la scienza standard nell’industria della produzione di laser fino a anni dopo, quando l’attuale scienza dei materiali ha raggiunto la tecnologia principale.
Oggi le eterogiunzioni sono un elemento vitale per ogni laser, dai laser da taglio nelle macchine CNC ai laser che leggono film in DVD e compact disc audio. Le eterogiunzioni sono utilizzate anche in dispositivi elettronici ad alta velocità che operano a frequenze molto elevate. Un esempio è un transistor ad alta mobilità degli elettroni, che svolge gran parte delle sue funzioni a oltre 500 GHz.
La produzione di molte delle eterogiunzioni oggi avviene attraverso un preciso processo denominato CVD o deposizione chimica da vapore. MBE, che sta per epitassia a fascio molecolare, è un altro processo utilizzato per produrre eterogiunzioni. Entrambi questi processi sono di natura estremamente precisa e molto costosi da condurre, soprattutto se confrontati con il processo per lo più obsoleto di fabbricazione del silicio di dispositivi a semiconduttore, sebbene la fabbricazione del silicio sia ancora molto popolare in altre applicazioni.