Основные полупроводниковые материалы и их диагностика

 

Профессор О.Ф. Вывенко

 

1. Основные полупроводниковые материалы и их классификация

1.1. Химическая связь и методы получения полупроводниковых кристаллов, тонких пленок, структур и наносистем.

1.2. Зонная структура основных полупроводников. Теория представлений и особые точки зон.

1.3. Дефекты структуры и их проявление в электронных свойствах полупроводников.

2. Методы определения основных электрофизических параметров полупроводников и полупроводниковых приборов.

2.1. Методы измерения удельного сопротивленияи и типа проводимости. Четырехзондовый метод и метод Вандер-Пау. Сопротивление растекания и методы профилирования. Бескон-тактные методы. Тип проводимости по термоэдс и проводимости выпрямляющих контактов.

2.2. Методы определения концентрации свободных носителей и легирования мелкими при-месями. Эффект Холла: различные геометрии и модификации техники его измерения. Диф-ференциальная емкость диода Шоттки и p-n перехода. Вольтфарадные характеристики и профилирование концентрации нескомпенсированных доноров (акцепторов). Инфракрасное поглощение

2.3. Методы определения микроскопической и дрейфовой подвижности.

2.4. Методы определения параметров диодов. Контактное и последовательное сопротивле-ние. Высота барьера. Фактор идеальности. Вольтамперные характеристики и методы ее об-работки. Вольт-фарадные характеристики. Фотоэмиссия из металла в полупроводник.

3. Методы определения основных параметров глубоких уровней в полупроводниках.

Статистика заполнения уровней. Проявление глубоких уровней в измерениях емкости, тока и заряда. Эффект Пула-Френкеля и туннелирование с локальных состояний. Нестационарная емкостная спектроскопия глубоких уровней. Термостимулированные токи и емкость. Фото-индуированная релаксационная  токовая спектроскопия. Фотоидуцированная проводимость.

4. Методы определения времени жизни неосновных носителей в полупроводниках.

4.1. Генерационные и рекомбинационные процессы и характерные времена жизни в полу-проводниках различного состава.

4.2. Стационарные методы определения диффузионной длины: из спектральной зависимости поверхностной фотоэдс или фототока диода; из измерений емкость - фототок диода; из то-ков, наведенных электронным лучом.

4.3. Нестационарные методы: релаксация фотопроводимости, фототока и фотоэдс диода. То-ки генерации в обратно-смещенной МОП-структуре Бесконтактные методы.

4.3. Сканирующие методы и получения карт распределения рекомбинационной активности. Токи, индуцированные световым или электронным лучом, фото- и катодолюминесценция.

5. Методы определения элементного и формульного состава полупроводников и профиля распределения примесей

Нейтронно-активационный анализ. Вторично-ионная масс-спектрометрия. Обратное Резер-фордовское рассеянье. Рентгеновский микроанализ в сканирующем электронном микроско-пе.  Рентгеновская флуоресценция. Тонкая структура спектров вблизи краев рентгеновского поглощения (XANES/EXAFS). Фотоэлектронная и Оже спектроскопия.

6.Структура кристаллов и дефекты. Просвечивающая электронная микроскопия. Рентгеновская топография.

7. Сканирующая туннельная микроскопия и микроскопия атомных сил.

Принципы работы СТМ и туннельной спектроскопии.  Принципы работы и операционные моды АСМ.

 

Список обязательной литературы

1.В.Л. Бонч-Бруевич, С.Г. Калашников. Физика полупроводников. М.: Наука, 1990.

2.К.Зеегер, Физика полупроводников, М., Мир, 1977

3.П. Ю, М. Кардона. Основы физики полупроводников. М.: Физматлит, 2002.

4.Л.П. Павлов Методы определения основных параметров полупроводниковых материаловБ М, высшая школа, 1975

5.М. Шур. Физика полупроводниковых приборов. В 2-х книгах. М., Мир, 1992.

 6.С. Зи. Физика полупроводниковых приборов. В 2-х книгах. М., Мир, 1984.

 7.Ланно М., Бургуэн Ж., Точечные дефекты в полупроводниках, т.2, Экспериментальные ас-пекты, М., Мир, 1985

 8. Мак-Хью И.А. Вторично-ионная масс-спектрометрия: В кн. Методы анализа поверхно-сти./Пер с англ. - М.: Мир, 1979. - с. 276-342.

 9.Практическая растровая электронная микроскопияю, под. Ред. Дж. Гоулдстена и Х. Яковица, Москва, Мир, 1978

 

Список дополнительной литературы

1. D.K. Schroder Semiconductor Material and device characterization, John Wiley &Sons,Inc 1990

 

2. Blood, P. and J.W. Orton, The electrical characterization of semiconductors: majority carriers and electron states. 1992, London: Academic Press.

3. Orton, J.W. and P. Blood, The electrical characterization of semiconductors: measurement of mi-nority carrier properties. Techniques of Physics, ed. N.H.March. Vol. 13. 1990, London: Aca-demic Press.