Une hétérojonction est créée lorsque deux couches différentes de semi-conducteurs cristallins sont placées en conjonction ou superposées avec des bandes interdites alternées ou dissemblables. Principalement utilisées dans les dispositifs électriques à semi-conducteurs, les hétérojonctions peuvent également être formées entre deux semi-conducteurs aux propriétés différentes, par exemple l’un cristallin tandis que l’autre est métallique. Lorsque la fonction d’un appareil électrique ou d’une application d’appareil dépend de plus d’une hétérojonction, ils sont mis en formation pour créer ce qu’on appelle une hétérostructure. Ces hétérostructures sont utilisées pour augmenter l’énergie produite par différents appareils électriques, tels que les cellules solaires et les lasers.
Il existe trois types différents d’hétérojonctions. Lorsque ces interfaces entre semi-conducteurs sont créées, elles peuvent former ce qu’on appelle un écart chevauchant, un écart décalé ou un écart brisé. Ces différents types d’hétérojonctions dépendent du gap énergétique qui est créé en raison des matériaux semi-conducteurs spécifiques.
La quantité d’énergie qu’un matériau peut produire est directement liée à la taille de l’écart énergétique créé par l’hétérojonction. Le type de gap énergétique est également important. Cet écart énergétique est constitué de la différence entre la bande de valence, qui est produite par un semi-conducteur, et la bande de conduction, qui est produite par l’autre.
Les hétérojonctions sont standard dans chaque laser fabriqué depuis que la science des hétérojonctions est devenue la norme dans l’industrie. L’hétérojonction permet la production de lasers capables de fonctionner à une température ambiante normale. Cette science a été introduite pour la première fois en 1963 par Herbert Kroemer, bien qu’elle ne soit devenue la science standard dans l’industrie de fabrication du laser que des années plus tard, lorsque la science des matériaux a rattrapé la technologie principale.
Aujourd’hui, les hétérojonctions sont un élément vital pour chaque laser, des lasers de découpe dans les machines CNC aux lasers qui lisent les films DVD et les disques audio compacts. Les hétérojonctions sont également utilisées dans les appareils électroniques à grande vitesse qui fonctionnent à des fréquences très élevées. Un exemple est un transistor à haute mobilité électronique, qui exploite une grande partie de ses fonctions à plus de 500 GHz.
La fabrication de nombreuses hétérojonctions aujourd’hui se fait par un processus précis appelé CVD, ou dépôt chimique en phase vapeur. MBE, qui signifie épitaxie par faisceau moléculaire, est un autre procédé utilisé pour fabriquer des hétérojonctions. Ces deux processus sont de nature extrêmement précise et très coûteux à conduire, en particulier par rapport au processus généralement dépassé de fabrication de silicium de dispositifs semi-conducteurs, bien que la fabrication de silicium soit encore très populaire dans d’autres applications.