Программа курса "Физика полупроводниковых приборов"
профессор д.ф.-м.н. В.Е. Любченко1. Введение. Современные тенденции развития полупроводниковой электроники. Особенности физических процессов в приборных структурах. Краткое содержание курса.
2. Свойства контактов металл-полупроводник. Зонная модель. Условия образования запорных и антизапорных контактов. Механизмы протекания токов.
3. Диодная и диффузная теории. Основные допущения и пределы применимости. Вольт-амперная и вольт-фарадная характеристики м-п контактов. Особенности реальных контактов. Влияние туннельного и генерационно-рекомбинационного токов на вид ВАХ. Омический контакт.
4. Методы получения контактов металл-полупроводник. Влияние состояния инверсности полупроводника и условий осаждения металла на свойства границы раздела. Эффект "прикалывания" уровня Ферми. Особенности вакуумного, электрохимического, химического и плазменного осаждения металлических пленок.
5. Диоды с барьером Шоттки. Высокочастотные свойства. Эквивалентнаня схема. Предельная частота. Роль скин-эффекта. Роль скин-эффекта, плазменного резонанса, разогрева электронов. Основные параметры детектирования и преобраования частоты на ДБШ.
6. Шумы в контактах металл-полупроводник. Механизмы и основные показатели уровня шумов. Зависимость от частоты и температуры. Связь шумов с характеристиками границы раздела металл-полупроводник.
7. Свойства p-n перехода. Зонная модель. Квазиуровни Ферми. Роль неравновесных носителей заряда. Инжекция. Связь между концентрациями равновесных носителей заряда в p-n переходе.
8. Статическая вольт-амперная характеристика p-n перехода. Сравнение с ВАХ контакта металл-полупроводник. Высокочастотные свойства p-n переходов. Диффузная емкость, импеданс, эквивалентная схема.
9. Туннельный эффект в p-n переходах. Необходимые условия. Особенности вырожденных полупроводников. Отрицательная диференциальная проводимость в вырожденных p-n переходах, предельная и резонансная частоты. высокочастотные свойства туннельного диода.
10. Особенности применения диодов с p-n переходами в качестве варисторов и варикапов. Структуры p-i-n. Гетеропереходы.
17. Особенности малоразмерных гетероструктур. Наноструктуры как особый класс материалов.
18. Приборы на основе объемных гальвано-магнитных эфектов. Детекторы на горячих электронах. Индикаторы мощности на основе изменения проводимости в СВЧ полях. Приборы на эффекте увлечения электронов. Магниторезистивные датчики. Приборы на основе термоэдс горячих электронов.
19. Приборы на основе объемной отрицательной проводимости в полупроводниках. Механизмы ОДП. Доменная неустойчивость. Эффект Ганна.
20. Режимы колебаний тока в диодах Ганна. Роль внешней цепи. Высокочастотные свойства ДГ. Возможности генерации и усиления сигналов на основе объемной ОДП.
21. Лавинно-пролетные, инжекционно-пролетные и туннельно-пролетные диоды. Механизм динамической отрицательной проводимости. Режимы работы (одно- и двухпролетный, режим с захватом плазмы). Факторы, определяющие к.п.д. и предельную частоту.
22. Сравнительные характеристики ЛПД, ДГ, БТ и ПТ в качестве генераторов СВЧ и КВЧ диапазона. Частотная зависимость выходной мощности.
23. Приборы на основе структур с размерным квантованием и сверхрешеток. Эффекты резонансного туннелирования. Вольт-амперные характеристики и высокочастотные свойства резонансно-туннельных диодов. Применение полупроводниковых структур с размерным квантованием с СВЧ и оптоэлектронных устройствах.
24. Фотоэлектрические приборы. Преобразователи энергии на основе фотовольтаического эффекта. Фотодетекторы.
25. Светодиоды и лазеры как источники излучения. Основные параметры: к.п.д., спектры генерации, шумы.
26. Особенности люминесценции в гетероструктурах. Пути повышения эффективности фотоприемников и излучателей. Применение светодиодов и лазеров в оптических, в том числе волоконно-оптических системах.
27. Физические основы построения СВЧ-интегральных схем. Полупроводники как материалы для ИС. Математическое моделирование ИС СВЧ.
28. Приборы с распределенным взаимодействием волн. Возможности усиления акустических, магнитостатических и электромагнитных волн дрейфовым потоком электронов.
29. Активные волноводы. Особенности распространения электромагнитной волны в среде с ОДП. Распределенные диоды Ганна и ЛПД.
30. Интегральные монолитные схемы СВЧ. Проблемы межсоединений.
31. Физические основы надежности полупроводниковых приборов.
Литература.
1. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников. М.: Наука, 1977.
2. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. М.: Мир, 1984.
3. Викулин И.М., Стафеев В.И. Физика полупроводниковых приборов. М.: Сов.радио, 1984
4. Шур М. Физика полупроводниковых приборов. М.: Мир, 1992.© ИРЭ РАН 2005