本文对应刘恩科《半导体物理学》第九章 9.1.1
异质结从狭义上来说是两种不同的半导体单晶材料组成的结。与之相对应的是同质结，如 PN 结，由导电类型相反的同一种半导体单晶构成。
从广义上来说，前面两章中 MS 结构和 MIS 结构都属于异质结，金属和半导体也是异质结构。所以说学会分析异质结的能带结构，将其中一边变成金属，加上一些特殊的条件，就能很容易的推导 MS 和 MIS 结构的能带结构。
最终的结果大概是这样的，我们来一步一步画能带结构。
异质结能带结构图不考虑界面态无论是实际应用还是考试题，要研究异质结的情况，首先要得到两种异质材料的各项参数。以下面这个题为例
以统一的真空电子能级为基准，首先根据电子亲和能画出两个半导体各自的导带底位置 $E_{c1}$ 和 $E_{c2}$，再根据禁带宽度画出价带顶位置 $E_{v1}$ 和 $E_{v2}$。画之前先注意一般以禁带宽度小的半导体为下标 1 的一方。再根据功函数画上各自费米能级的位置 $E_{F1}$、$E_{F2}$，接触前的能带图就画好了。
接触后，由于费米能级差导致电子迁移，而电离杂质受晶格束缚不能移动，形成正电荷区和负电荷区，即空间电荷区，同时形成空间电场，导致两侧半导体电势整体移动。空间电荷区最终与功函数差作用抵消，使费米能级平齐，达到动态平衡状态。
在异质结中，由于两边都是载流子很少的半导体，两侧能级都会发生移动（不过也可以定义参考电势只让一侧移动，上面那个图就是）。
这种移动是空间电场导致的，让整个空间电势抬高或降低。$E_0$、$E_c$、$E_v$ 的弯曲程度都等于 $-qV$（V是内建电场附加的电势）的弯曲程度。能带的总弯曲程度等于真空电子能级的弯曲程度
$$
qV_D=qV_{D1}+qV_{D2}=E_{F1}-E_{F2}
$$
内建电势差 / 接触电势差 / 扩散电势
$$
V_D=V_{D1}+V_{D2}=\frac{W_2-W_1}{q}
$$
由于两个半导体的导带底本来就有差距 $\chi_1 - \chi_2$，形成空间电荷区之后导带底仍然不连续（因为内建电场的作用只是弥补费米能级差，导带底的差距不会引起电子移动）。价带顶同理，导带底差距和价带顶差距之和为禁带宽度之差 $\Delta E_c + \Delta E_v=E_{g2}-E_{g1}$ 。
$$
\Delta E_c = \chi_1 - \chi_2 \\
\Delta E_v = (E_{g2}-E_{g1})-(\chi_1-\chi_2)
$$
所以最终的能带图如下图所示。
考虑界面态如果界面态很多，表面能级密度很大，那么两种半导体均屏蔽对方，相当于两边都是半导体和半导体表面的接触。
利用表面态的定义和规律，可以得到巴丁极限：当具有金刚石结构的晶体的表面能级密度在 $10^{13} cm^{-2}$ 以上时，在表面处的费米能级位于禁带宽度的约 1/3 处。
在单一的半导体中，对于 n 型半导体，悬挂键起受主作用，表面处能级向上弯曲；对于 p 型半导体，悬挂键起施主作用，表面处能级向下弯曲。
放在异质结中，如果悬挂键起施主表面态作用，则两侧能级均由体内向表面方向向下弯曲，如 (a)(b)(c) 所示；如果悬挂键起受主表面态作用，则两侧能级均向上弯曲，如 (d)(e)(f) 所示。
异质结的参考资料可以看1
NJUESE|异质结|半导体物理核心知识点|南京大学电子科学与工程学院 ↩