|
НАПІВПРОВІДНИКОВА ЕЛЕКТРОНІКА
1.Предмет та об’єкти напівпровідникової електроніки (НЕ).
1.1.Предмет НЕ, особливості електронних явищ в напівпровідниках, (основні властивості по електричним, тепловим, оптичним характеристикам), співвідношення з іншими розділами електроніки (вакуумної, діелектричної, оптоелектроніки та ін.) та іоніки.
1.2.Об’єкти НЕ: планарні (плівкові) об’ємні та ниткоподібні об’єкти НЕ. Основні структури НЕ: однорідні та бар’єрні. Типи бар’єрних переходів: гомогенні, гетерогенні (гетеропереходи, багатофазні ДП, МДП, ПДП та ін.). Гомогенні (структури з бар’єром виснаження-Шоткі; р-n-переходом; з 2 та більше бар’єрами; транзисторні, тиристорні та ін. Зонна діаграма переходів.
2.Напівпровідникові матеріали (НМ) та їх властивості.
2.1.Основні матеріали сучасної НЕ: однокомпонентні (Si, Ge, C) багатокомпонентні (SiC GaAs), органічні. Властивості, що забезпечують їх широке використання в НЕ.
2.2.Зв”язок загальних властивостей напівпровідників з електронною структурою атомів та їх положенням в періодичній системі елементів, правило “центрального трикутника” (!V III-V, II-VI, III-VI(VII),II(III)-V I т.д.). Конструювання багатокомпонентного напівпровідникового матеріалу на основі вказаного правила (з 2, 3, 4-х і т.д. компонент).
2.3.Кристалічна структура, принципова роль трансляційної симетрії. Характерні кристалічні структури класичних напівпровідників (кубічні, гексагональні, шаруваті та ін.). Полімерні ланцюжки та стрічки як основа формування періодичної структури в органічних та молекулярних кристалах. Класична та молекулярна НЕ.
2.4.Основи зонної теорії твердих кристалічних та упорядкованих систем. Зонні структури основних НМ (Ge Si, C, GaAs, SiC), шаруватих та ланцюжкових ( органічних) НМ.
2.5.Основні електричні, фотоелектричні, теплові та оптичні властивості НМ.
А) Однорідні структури. Електропровідність: величина залежить від густини вільних носіїв та їх рухливості, від магнітного поля, температури, електричного поля, фотопровідності та радіаційних змін. Механічні та акустичні властивості. ТермоЕРС та ін.
Б) Структури з бар’єрами: нелінійні властивості від прикладеного електричного поля, випрямляючі , підсилювачі генераційні властивості. Вольтамперні характеристики, ємнісні, індуктивні, обумовлені властивостями бар’єру, створеного просторовим зарядом
2.6.Базові структури прикладної НЕ: діоди (випрямлячі, генератори, ключі), транзистори (біполярні та монополярні, в т.ч. МДП), елементарні інтегральні структури (ІС).
3.Виготовлення НМ та характеризація їх параметрів.
3.1.Методи отримання НМ: кристалізація з розплаву від затравки (метод Чохральського); зонна плавка; осадження з парової фази на охолоджені підкладки; епітаксія, в т.ч. молекулярна пучкова і йонний синтез.
3.2.Виготовлення структур НЕ:
А) вихідних пластин НМ, багатофазних шаруватих структур (метал-напівпровідник (МН), ДП, МДП,МПМ), підготовка поверхні, типи її обробки (хімічні, хіміко-механічні, плазмові, лазерні);
Б)структур з бар’єрами: дифузія активних домішок (режими загонки та розгонки); закономірності дифузії, газова, рідинна та твердофазова дифузія; розчинність та дифузія взаємообмеження. Йона імплантація, прискорена дифузія (радіаційна, лазерно-стимульована, прискорена комбінованим легуванням).
3.3.Об”ємні та поверхневі властивості НМ. Зонна структура атомночистої та реальної поверхні (з діелектричною чи металічною фазою). Об’ємні та поверхневі центри захоплення (“пастки”) заряджених носіїв (т.зв. рівні в забороненій зоні), їх позитивна роль в легуванні та негативна в зниженні фоточутливості, пробивних полів, однорідності матеріалу та в зростанні шумів.
3.4.Статистика заповнення носіями заряду зон та рівнів.
3.5.Дефекти в НМ як невдосконаленості структури. Типи дефектів (первинні точкові - прості, вторинні - колонії, комплекси з домішками, преципітати, лінійні та площинні дислокації. Металургійні та технологічні дефекти. Радіаційні дефекти, об’ємні та поверхневі, параметри відпалу, способи блокування, розростання дефектів та їх анігіляції (гетерування, електричне поле, радіаційний відпал).
4. Характерізація.
4.1. Методи вимірювання електрофізичних величин та розподілу по об’єму та поверхні, зокрема електропровідності, рухливості носіїв заряду, однорідності розподілу домішок (локальні С(V), р, поглинання на вільних носіях.
4.2.Методи вимірювання фотоелектричних властивостей (довжини дифузії носіїв заряду, часу життя).
4.3.Характеризація структурних властивостей (густини і типу дислокацій, механічних напружень; постійної гратки та різкості меж поділу).
4.4.Характеризація прикладних структур: дискретних та інтегральних: 1(V); С(V), пробивні напруги, однорідності. Опитування параметрів приладів на пластині з ІС.
5. Обмеження та перспективи розвитку НЕ.
5.1.Нові матеріали, наноелектронні розміри, структури з квантовими комірками, резонансно-тунельна логіка, молекулярна електроніка, аналогії функціонування систем НЕ з біологічними принципами (пам’ять: оперативна та постійна); спосіб вибірки інформації; голографічний запис інформації; реплікація та паралельно-послідовна організація.
ЛІТЕРАТУРА:
1.Физика полупроводников, В.Л.Бонч-Бруевич, С.Г.Калашников, М., Наука,1977.
2.Физика полупроводников, К.Зегер, М., Мир, 1977.
3.Физика полупроводникових приборов, П.М.Викулин, В.И.Стафеев,М., Радиосвязь, 1990.
4.Физика полупроводникових приборов, С.Зи, М., Мир, 1984. (т.1,2).
5.Физика быстродействующих транзисторов, Ю.Пожела, В.Юцене, Вильнюс, Монслаг,1985.
6.Микроэлектроника, Н.Е.Ефимов, Н.Я.Козырев,Ю.Н.Горбунов, М.,Высшая школа, 1988.
7.Оптические свойства полупроводников, В.И.Гавриленко, А.М.Грехов, Д.В.Корбутяк, В.Г.Литовченко, Киев, Наукова Думка,1989.
8.Биофизика, А.Б.Рубан, М.,Высшая школа, 1987.
9.Э.А.Силиньш и др. Электронные свойства органических молекулярных кристаллов, Рига,1988.
10.Ж.Симон, Ж. Андре, Органические полупроводники, М..1988.
|