ПРОГРАММА КУРСА

 

«Физика межфазовых процессов в полупроводниках и диэлектриках»

 

64 часа                                       профарабан А.П.

 

Введение.

Понятие межфазовой границы (МФГ). Общие сведения о характеристиках и свойствах МФГ. Типы МФГ, рассматриваемые в данном курсе.

Структура курса.

 

1.  Основные уравнения для описания физических процессов на МФГ. Уравнения Максвелла для однородных и изотропных сред.

Уравнение непрерывности. Некоторые примеры применения основных уравнений: релаксация фотовозбуждения; стационарная инжекция с одной стороны образца; стационарная и нестационарная диффузия; поверхностная релаксация.

 

2.  Физические процессы на МФГ, связанной с изменением типа проводимости     в объеме полупроводника (р-n-переход).

    2.1. Основы технологии формирования р-n перехода.  Рассмотрены основные методы формирования р-n перехода на базе кремниевой технологии: сплавной р-n переход. Получение эпитаксиальных слоев и р-n переходов на этой основе. Эпитаксия из газовой и жидкой фазы. Молекулярно-лучевая эпитаксия. Диффузионные методы формирования р-n переходов. Ионная имплантация, ее особенности. Термообработка формируемых структур. Качественное сравнение свойств и параметров, формируемых описанными способами МФГ.

   2.2. Физические процессы в области р-n перехода. Резкий р-n переход: диффузионный потенциал и ширина обедненного слоя. Барьерная емкость. Плавный линейный р-n переход. Вольт-амперные характеристики р-n перехода: идеальный случай – формула Шакли. Отклонения от идеального р-n перехода: процессы генерации-рекомбинации носителей заряда; высокий уровень инжекции; диффузионная емкость; пробой р-n перехода; тепловая неустойчивость; туннельный эффект; ударная ионизация; шумы

р-n перехода.

   2.3. Схемные функции р-n перехода. Выпрямители. Стабилитроны. Варисторы. Варакторы. Диоды с быстрым восстановлением с накоплением заряда.

   2.4. Деградационные явления в р-n переходах.

 

3.  Физические процессы в области МФГ гетеропереходов  (ГТП).

    3.1. Принцип действия ГТП.

    3.2. Некоторые конфигурации современных ГТП и их применение.

 

4.  Физические процессы в области МФГ полупроводник-диэлектрик (ДП).

    4.1. Некоторые сведения о физике диэлектриков.

Поляризация диэлектриков. Электрическое поле в диэлектрической среде. Молекулярная теория диэлектриков. Диэлектрики в электрических полях, зависящих от времени.

    4.2. Способы формирования ДП-структур. Подготовка полупровод-никовых подложек.

Формирование диэлектрических слоев:

     - осаждение диэлектрических слоев;

     - термическое окисление полупроводников;

     - анодное окисление полупроводников.

    4.3. Электрофизические характеристики ДП-структур. Классификация        зарядов.

    4.4. Атомное строение и электронная структура ДП-систем на примере Si-SiO2.

    4.5. Атомное строение и электронная структура дефектов в ДП-структурах. Классификация дефектов. Перераспределение примесей и полупроводниковой подложки при формировании ДП-структур.

    4.6. Электронные процессы в ДП-структурах в сильных электрических полях. Роль разогрева электронов в процессах деградации ДП-структур.

 

5. Оптические процессы в областях МФГ в полупроводниках в ДП-структурах.

    5.1. Оптоэлектроника и ее основные характеристики.

    5.2. Элементы оптики твердого тела.

    5.3. Полупроводниковые источники некогерентного излучения.

    5.4. Полупроводниковые лазеры.

    5.5. Фотоэлектронные приемники

    5.6. Оптические интегральные схемы.

    5.7. Плоские экраны.

 

 Заключение.

 

 

Литература.

1.  С.Зи. Физика полупроводниковых приборов; т.1. т.2. Мир, 1984.

2.  И.Е.Тамм. Основы теории электричества, Наука,  1989, 504 с.

3.  А.П.Барабан, В.В.Булавинов, П.П.Коноров. «Электроника слоев SiO2 на кремнии», Ленинград, издГУ 1988, 304 с.

4.  Технология СБИС, под ред.С.Зи в 2-х книгах, Мир, 1986.

5.  Т.Мосс, Г.Баррел, Б.Эллис, Полупроводниковая оптоэлектроника, М. Мир, 1976, 432 с.

6.  Фрелих Т. Теория диэлектриков М. ИЛ, 1960.

7.  В.Н.Мартынов, Г.И.Кольцов. «Полупроводниковая оптоэлектроника, М. МИСИС, 1999, с.400.

8.  В.Ф.Киселев, С.Н.Козлов, А.В.Зотеев. «Основы физики поверхности твердого тела», М. издГУ, 1999, с.289.