Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«НОВГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ ЯРОСЛАВА МУДРОГО»

Институт электронных и информационных систем

Кафедра «Физика твердого тела и микроэлектроника»

ТЕХНОЛОГИЯ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ

ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

Дисциплина для направления 550700

«Электроника и микроэлектроника»

Методические указания к проведению лабораторных работ

Согласовано Начальник УМУ _______________ Е.И.Грошев “___”____________ 2005 г.	Принята на заседании кафедры ФТТМ “___”____________ 2005 г. Зав.кафедрой ФТТМ _____________ Б.И.Селезнев
	Разработал Доцент кафедры ФТТМ _____________ Б.М.Шишлянников “___”____________ 2005 г.

Новгород

2005

1. Справочные данные.

Коэффициенты преобразования единиц.

1 =110^-10м =110^-8 см,

1 мил = 25,4 мкм,

1 дин = 10^-5 Н,

1 эВ = 1,6021810^-19 Дж,

1 эрг = 10^-7 Дж = 6.24210¹¹ эВ = 2,38910^-8 кал.

1. Задачи для практических занятий.

1.

- Определить собственную концентрацию носителей заряда;

- Определить удельное сопротивление полупроводника собственной проводимости;

- Определить суммарную концентрацию фоновых примесей, определящих собственную проводимость полупроводника (в %,O, ppm, ppb, см^-3)

для Ge, Si, GaAs, InSb, SiC

при T= 300 K, 293 K (20⁰ C), 233 K (-40⁰ C), 77 K.

Формулы для расчета:

N_c(v)=2.5078^.10¹⁹[m^*_n(p)/m₀]^3/2.[T/300]^3/2 см^-3. При m^*_n=1.06m_o; m^*_p= 0.56m_o  N_c =2.7393^.10^19.[T/300]^3/2 см^-3; N_v =1.0519^.10^19.[T/300]^3/2 см^-3.

Решение, ответы.

Если принять для Si, что при 20^о С (293 К) E = 1.11 эВ n_i = 4.65  10⁹см^-3.

Если при 27^о С (300 К) E = 1.11 эВ  n_i= 8.05 10⁹см^-3.

1. Рассчитать содержание основного вещества в % (ат.) в германии собственной проводимости (300 К). Определить концентрацию примеси в ppb.

2. Слиток кремния легирован сурьмой. Удельное сопротивление кремния 0,05 Омсм. Сколько граммов сурьмы содержится в 50 кг такого кремния.

3. Полупроводниковое соединение GaAs содержит 50% (атом) Ga. Определить количество Ga, необходимое для синтеза 1 кг этого соединения.

d_GaAs=5,37 г/см³; d_Ga=5,9 г/см³.

4. Слиток кремния содержит легирующую примесь - фосфор в количестве 10 г/тонну. Определить удельное сопротивление Si. Различием в плотности Si и Р можно принебречь.

5. Рассчитать содержание основного вещества в % (ат) в кремнии собственной проводимости, суммарное содержание примесей в ppb. n_{i =} 1.410¹⁰ см^-3 (300К).

6. Рассчитать концентрацию примеси в слитке Si после зонной плавки на расстоянии 200 мм от начала слитка; удельное сопротивление. Легирующая примесь -As (k_эфф= 0.4). Концентрация примеси в жидкой фазе 110¹⁷см^-3, длина зоны 100 мм.

7. Кремний имеет удельное сопротивление 0.5 Омсм. Легирующая примесь - бор. Определить концентрацию примеси (в см^-3, ppb).

8. Рассчитать количество вводимой в расплав примеси ( в виде элемента) при выращивании монокристалла Si марки КЭМ - 0.2. V_кр= 1,5 мм/мин; k_эфф= 0,45; G_крист= 3 кг.

9. Рассчитать количество вводимой в расплав примеси при выращивании монокристалла Si марки КЭФ - 1.0

- при введении примеси с поликристаллической лигатурой; k_эфф= 0,45; G_крист= 40 кг.

10. Рассчитать количество вводимой в расплав примеси при выращивании монокристалла Si марки КЭФ - 1.0

- при введении примеси с монокристаллической лигатурой; k_эфф= 0,3; G_крист= 40 кг.

11. Рассчитать концентрацию примеси в слитке германия после направленной кристаллизации на расстоянии 900 мм от начала слитка. Общая длина слитка 1000 мм, легирующая примесь - Ga (k_эфф= 0.08; V_кр= 1,5 мм/мин).

Проблемы вычислений и аппроксимаций

1 Вычисление значений подвижности носителей заряда

Значения подвижности основных носителей заряда в зависимости от концентрации примесей и температуры можно определить из аппроксимирующих эмпирических выражений, приведенных в [19].

,

,

где _n - подвижность электронов в кремнии n - типа, см²/Вc;

_p - подвижность дырок в кремнии p - типа, см²/Вc;

T_n - нормализованная температура, T_n = T /300,16;

T - температура, при которой определяется подвижность носителей, K.