- •Общие методические указания
- •Указания к выполнению контрольных работ
- •Программа курса "Физико-химические основы микроэлектроники"
- •Тема 1. Физико-химические процессы технологии микроэлектроники. Свойства полупроводниковых структур
- •Тема 2. Явления в контактах
- •Тема 3. Массоперенос в материалах электронной техники
- •Тема 4. Свойства сплавов, аморфных веществ, полимеров. Магнитные свойства твердых тел. Физические процессы в диэлектриках
- •Тема 5. Электрохимические процессы в технологии рэс. Деградационные процессы.
- •Тема 6. Физические явления в тонких пленках
- •Лабораторные работы по курсу "фхом"
- •Рекомендуемая литература Основная литература
- •Тема 1 основы статистики носителей заряда в металлах и полупроводниках Краткие теоретические сведения
- •Распределение электронов в металле
- •Концентрация носителей заряда и положение уровня Ферми в полупроводниках
- •Задачи для индивидуальной работы к теме 1
- •Теоретические вопросы к теме 1
- •34. Электропроводность полупроводников. Концентрация носителей заряда.
- •35. Подвижность носителей заряда. Рассеяние носителей.
- •36. Тепловые колебания решетки. Акустические и оптические колебания решетки. Температура Дебая.
- •Тема 2 электрические свойства контактов материалов Краткие теоретические сведения
- •Контакт металл-металл
- •Контакт металл-полупроводник
- •Контакт полупроводник - полупроводник
- •Задачи для индивидуальной работы к теме 2
- •Теоретические вопросы к теме 2
- •Задача к теме «Массоперенос в материалах электронной техники»
- •Приложение Основные физические постоянные
Теоретические вопросы к теме 1
1. Описать механизмы образования носителей заряда в полупроводниках (примесных и собственных) и металлах. Показать их на энергетических диаграммах.
2. Получить формулу для определения плотности электронных состояний N(E).
3. Как зависит плотность электронных состояний в разрешенных зонах от энергии электрона? Привести графики зависимости N(E) для полупроводника и металла.
4. Зависит ли средняя энергия свободных электронов в металле от числа aтомов в кристалле? Если да, то как?
5. Привести формулы для определения концентрации носителей заряда в полупроводниках, когда известно положение уровня Ферми. Объяснить физический смысл входящих в них величин.
6. Получить выражения для вычисления собственной концентрации ностелей заряда ni в полупроводнике и определения его уровня Ферми ЕF.
7. Привести формулы для вычисления концентрации носителей n и p в примесных полупроводниках с энергией активации примесей Ed и Ea соответственно. Объяснить физический смысл входящих в них величин.
8. Привести зависимость ЕF(T) в донорном полупроводнике. Объяснить.
9. Привести зависимость ЕF(T) в акцепторном полупроводнике. Дать соответствующие объяснения.
10. Описать механизмы образования носителей заряда в компенсированных полупроводниках. Показать их на энергетических диаграммах.
11. Где расположен ЕF в полностью компенсированном полупроводнике? Привести энергетическую диаграмму.
12. Дать определение и описать основные свойства вырожденных полупроводников.
13. Где расположен ЕF в вырожденном полупроводнике? Привести рисунок.
14. Как зависит от температуры концентрация носителей в легированном полупроводнике? Привести зависимость ln (n(T)). Дать объяснения.
15. Привести зависимость концентрации носителей заряда в проводниках от температуры. Дать ей объяснения.
16. Как и почему изменяется местоположение уровня Ферми в полупроводнике при увеличении температуры?
17. Как изменяется энергия носителей заряда в полупроводниках и металлах с увеличением температуры?
18. Какой физический смысл имеют коэффициенты Nc и Nv в формулах (11) и (13)?
19. Дать определения процессам генерации и рекомбинации. Какие факторы определяют скорости генерации и рекомбинации носителей заряда?
20. Описать основные механизмы рекомбинации.
21. Почему в обычных полупроводниках межзонная рекомбинация, как излучательная, так и безизлучательная, маловероятны?
22. Описать процессы фотонной и фононной рекомбинаций. При каких условиях фотонная рекомбинация в полупроводниках преобладает?
23. Описать механизмы рекомбинации через локальные уровни ловушек (теория Холла, Шокли, Рида).
24. Как влияет положение энергетического уровня примесного атома в запрещенной зоне полупроводника на вероятность генерации и рекомбинации носителей заряда в нем?
25. В чем различие между равновесными и неравновесными носителями заряда в полупроводнике? Дать определение процессам инжекции и экстракции.
26. Время жизни каких носителей заряда (основных или неосновных) определяет концентрацию неравновесных носителей. Объяснить почему.
27. Получить формулу, описывающую уменьшение концентрации неравновесных носителей с течением времени Δn(t) после прекращения внешнего воздействия.
28. Описать процессы токопереноса при наличии в объеме полупроводника градиента концентрации. Что описывают законы Фика? Привести их физический смысл.
29. Какой физический смысл имеют следующие характеристики: время жизни неравновесных носителей заряда ; диффузионная длина электронов ln; коэффициент диффузии электронов Dn?
30. До каких пор будет происходить увеличение избыточной концентрации носителей заряда в полупроводнике под действием периодических прямоугольных импульсов света? Какие параметры световых импульсов и как будут влиять на величину Δn?
31. Описать основные методы измерения времени жизни неосновных носителей в полупроводниках.
32. Вырожденные и невырожденные системы. Уровень Ферми. Химический потенциал. Функции распределения Максвелла–Больцмана.
33. Вырожденные и невырожденные системы. Фермионы и бозоны. Функции распределения Ферми–Дирака. Функции распределения Бозе–Эйнштейна. Условие невырожденности.