4. Равновесная статистика электронов и дырок в полупроводниках

Функция распределения электронов. Металлы, диэлектрики и полупроводники с точки зрения зонной теории. Концентрация электронов и дырок в зонах, эффективная плотность состояний. Невырожденный и вырожденный электронный (дырочный) газ. Концентрации электронов и дырок на локальных уровнях. Положение уровня Ферми и равновесная концентрация электронов и дырок в собственных и примесных (некомпенсированных и компенсированных) полупроводниках.

5. Поверхностные и контактные явления в полупроводниках

Работа выхода и электронное сродство. Поверхностные электронные состояния. Изгиб зон, распределение заряда и потенциала вблизи поверхности. Эффект поля. Контакт металл-полупроводник. Вольт-амперная характеристика барьера Шоттки. Энергетическая диаграмма p-n перехода. Вольт-амперная характеристика p-n перехода. Инжекция неосновных носителей заряда в p-n переходе. Туннельный диод. Биполярный транзистор. Гетеропереходы. Энергетические диаграммы гетеропереходов. Варизонные полупроводники. Структура металл-диэлектрик-полупроводник.

6. Кинетические явления в полупроводниках

Кинетическое уравнение Больцмана для функции распределения электронов во внешних полях. Основные кинетические явления: проводимость, эффект Холла и термо-ЭДС. Дрейфовая скорость, подвижность. Дрейфовый и диффузионный ток. Соотношение Эйнштейна. Механизмы рассеяния носителей заряда в неидеальной решетке. Рассеяние носителей заряда на акустических и оптических фононах. Рассеяние носителей заряда на заряженных примесях. Явления в сильном электрическом поле. Горячие электроны. Эффект Ганна.

7. Оптические явления в полупроводниках

Комплексная диэлектрическая проницаемость, показатель преломления, коэффициент отражения, коэффициент поглощения. Механизмы поглощения света в полупроводниках. Межзонные оптические переходы и край собственного поглощения в прямозонных и непрямозонных полупроводниках. Экситонное поглощение. Поглощение света на колебаниях решетки. Поглощение света на свободных носителях заряда. Влияние примесей на оптические свойства. Оптические явления во внешних электрическом и магнитном полях.

8. Явления с участием неравновесных носителей заряда

Генерация и рекомбинация неравновесных носителей заряда. Времена жизни. Механизмы рекомбинации. Излучательная и безызлучательная рекомбинация. Межзонная рекомбинация. Рекомбинация через уровни примесей и дефектов. Оже-рекомбинация. Диффузия неравновесных носителей заряда. Длина диффузии. Полупроводниковые излучатели: светодиоды и полупроводниковые лазеры. Инжекционные лазеры на основе двойной гетероструктуры. Внутренний фотоэффект. Фотопроводимость и фотоэдс. Полупроводниковые фотоприёмники: фотосопротивления и фотодиоды. Солнечные элементы. Внешний фотоэффект. Фотоэмиттеры с отрицательным электронным сродством.

9. Полупроводниковые квантовые ямы и сверхрешетки

Размерное квантование. Квантовые ямы. Композиционные сверхрешетки I и II типов. Легированные сверхрешетки. Квантовые проволоки. Квантовые точки. Энергетический спектр электронов и плотность состояний в этих системах. Электронный транспорт в низкоразмерных системах. Оптические явления в структурах с квантовыми ямами. Межзонное поглощение. Экситоны в квантовых ямах, квантово-размерный эффект Штарка.