|
ОСНОВИ ФІЗИКИ НАПІВПРОВІДНИКІВ
1. Вступ. Класифікація твердих тіл. Метали, напівпровідники та діелектрики. Характерні властивості напівпровідників. Історія дослідження напівпровідників. Фізика напівпровідників та іі зв`язок з електронікою, мікроелектронікою, обчислювальною технікою та енергетикою.
2. Елементи кристалографії та кристалохімії. Кристали. Основні вектори , елементарна комірка, трансляційна симетрія. Прості та складні гратки кристалів. Просторові гратки. Обернені гратки. Елементи симетрії. Групи. Число незалежних компонент тензорів різних фізичних величин. Сингонії. Атомні площини. Індекси Міллера. Елементарна комірка Вігнера-Зейтца. Зони Бріллюена. Квазікристали. Рідкі кристали. Методи дослідження структури кристалів. Дефекти в кристалах. Типи дефектів граток. Домішки заміщення та проникнення. Атоми в міжвузловинах та вакансії. Дислокації. Хімічний зв`язок у напівпровідниках. Іонний, ковалентний та мішаний зв`язки.
3. Коливання атомів кристаличної гратки. Акустичні та оптичні коливання. Нормальні координати. Квантування енергії коливань. Фонони. Температура Ейнштейна та Дебая. Теплоємність. Розсіяння фононів. Теплопровідність. Другий звук. Балістичний перенос теплової енергії. Фокусування фононів.
4. Енергетичний спектр електронів у твердому тілі. Адіабатичне наближення. Одноелектронне наближення. Наслідки трансляційної симетрії кристалів: квазихвильовий вектор, зведений до зони Бріллюена, енергетичні зони. Методи обчислень та експериметнтальних досліджень зонної структури твердих тіл. Ізоенергетичні поверхні. Долини. Ефективна маса електронів. К -метод. Температурна залежність енергетичних щілин. Рух електронів ідеального кристалу у зовнішніх електричному та магнітному полях. Коливання Зінера-Блоха. Дірки. Спін-орбітальний зв`язок. Важккі та легкі дірки. Конус від`ємних ефективних мас. Метод ефективної маси. Квантування енергії електронів магнітним полем. Рівні Ландау. Квантові ями та надгратки. Двовимірний та одновимірний електронниі гази. Резонанс тунелювання. Локкальні енергетичні рівні домішок та дефектів. Донори та акцептори. Воднеподібні домішки. Центри типу молекул водню. Домішки з глибокими рівнями.
5. Розподіл електронів за енергетичними рівнями твердого тіла. Метали, діелектрики, напівпровідники. Статистика електронів. Рівень Фермі. Рівноважна концентрація електронів (дірок) у виродженому та невиродженому випадках. Температурна залежність концентрації електронів та рівня Фермі. Компенсація та самокомпенсація. Хвости щільності станів. Домішкові зони. Локалізація Андерсена-Мота. Аморфні напівпровідники. Кристалізація Вігнера. Фазовий перехід метал-напівпровідник.
6. Явища переносу. Якісна картина руху електронів та дірок в електричному та магнітному полях. Час релаксації імпульсу та енергії. Кінетичне рівняння Больцмана. Гідродинамічне наближення. Електропровідність. Ефект Холла та магнітоопір. Класично слабкі та сильні магнітні поля. Осциляції Шубнікова-де Гааза. Квантовий ефект Холла. Механізм розсіювання електронів та дірок. Магнітофонний ефект. Термоелектричні явища. Балістичний та квазібалістичний перенос носіїв заряду. Дослідження руху електронів за методом Монте-Карло.
7. Плазмові ефекти в твердому тілі. Плазма твердих тіл. Частота плазмових коливань, час діелектричної релаксації, довжина екранування. Плазмони. Електромагнитні хвилі в плазмі твердих тіл. Циклотронний резонанс. Взаємодія хвиль з потоком електронів. Польовий розігрів електронного газу. Температура електронного газу. Теплі та гарячі електрони. Холодні електрони. Залежність рухливості електронів від напруженості електричного поля. Утікання електронів. Ударна іонізація. Тунелювання електронів між зонами. Насичення дрейфової швидкості електронів. N-подібні вольтамперні характеристики. Домени сильного поля. Ефекат Гана. S-подібні волтамперні характеристики. Шнури. Інверсна заселеність дірок у схрещених електричному та магнітному полях.
Лабораторні роботи:
1. Методи визначення питомого опору.
2. Ефект Холла в напівпровідниках.
3. Магнітоопір напівпровідників.
4. Визначення ефективної маси електронів.
ЛІТЕРАТУРА
1. Ансельм А.И. Введение в теорию полупроводников. - М.: Наука, 1962. - 418 с.
2. Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела. - М.: Мир, 1979. - Т.1. - 399 с.; - Т.2. - 422 с.
3. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников. - М.: Наука, 1977. - 672 с.
4. Зеегер К. Физика полупроводников. - М.: Мир, 1977. - 615 с.
5. Ридли Б. Квантовые процессы в полупроводниках. - М.: Мир, 1986. - 394 с.
6. Смит Р. Полупроводники. - М.: Мир, 1982. - 558 с.
7. Физика твердого тела/Энциклопедический словарь под ред. В.Г.Барьяхтара. - Киев: Наукова думка, 1966. - 452 с.
8. Задачи по физике твердого тела/ Под ред. Г.Дж.Голдсмита. - М. : Наука, 1976. - 431 с.
9. Бонч-Бруевич В.Л., Звягин И.П., Карпенко И.В., Миронов А.Г. Сборник задач по физике полупроводников. - М.: Наука, 1987. - 110 с.
Програму склав:
- В.М.Добровольський, д-р фіз.-мат. наук
|