FOME

Министерство образования РФ

______________________

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»

__________________________________________________________

Физические основы микроэлектроники

Методические указания к практическим занятиям

Санкт-Петербург Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

2003

УДК 539.2(076)

Физические основы микроэлектроники: Методические указания к практическим занятиям / Сост.: М. Ф. Ситникова, К. А. Титков, И. А. Колмаков, Я. А. Колмаков. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2003. 32 c.

Изложены основы анализа физических явлений, используемых в микроэлектронике. Рассматриваются вопросы кристаллофизики, динамики и теплоемкости решетки, статистики твердого тела, энергетического спектра электронов в кристалле, кинетических явлений в твердом теле.

Предназначены для студентов ФРТ и ОФ, обучающихся по специальности 200 800.

Утверждено редакционно-издательским советом университета

вкачестве методических указаний

©СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2003

F?LH>BD: IJH<?>?GBY IJ:DLBQ?KDBO A:GYLBC

F_lh^bq_kdb_ mdZaZgby d ijZdlbq_kdbf aZgylbyf ih dmjkm ©Nbabq_kdb_ hkgh\u fbdjhwe_dljhgbdbª ij_^gZagZq_gu ^ey klm^_glh\ NJL b HN h[mqZxsboky ih ki_pbZevghklb

P_eyfb ijZdlbq_kdbo aZgylbc y\eyxlky bamq_gb_ nbabq_kdbo y\e_gbc \ l\_j^uo l_eZo ijbh[j_l_gb_ gZ\udh\ ZgZebaZ nbabq_kdbo aZ^Zq k ihke_^mxsbf \u[hjhf jZpbhgZevgh]h j_r_gby ^ey [he__ ]em[hdh]h mk\h_gby l_hj_lbq_kdh]h e_dpbhggh]h fZl_jbZeZ mf_gb_ ijhba\h^blv hp_ghqgu_ b bg`_g_jgu_ jZkq_lu nbabq_kdbo y\e_gbc \ l\_j^uo l_eZo ]jZfhlgh_ ihevah\Zgb_ kijZ\hqghc ebl_jZlmjhc

< mdZaZgby \dexq_gu aZ^Zqb ih dZ`^hc l_f_ iha\heyxsb_ gZjy^m k ^hklb`_gb_f mdZaZgguo ZdZ^_fbq_kdbo p_e_c ijhke_^blv ^bgZfbdm \aZbfhk\yab fbdjhkljmdlmju b ijhy\ey_fuo nbabq_kdbo k\hckl\ ^ey hkgh\guo fZl_jbZeh\ bkihevam_fuo \ kh\j_f_gghc jZ^bhZiiZjZlmj_ fbdjhwe_dljhgbd_ b khhl\_lkl\mxs_c l_ogheh]bb ijhba\h^kl\Z

IjZdlbq_kdb_ aZgylby ijh\h^ylky k bkihevah\Zgb_f f_lh^Z iZjZee_evguo ibkvf_gguo l_klh\ dZjl kZfhdhgljhey b f_lh^Z \u[hjhqgh]h \\h^Z Zevl_jgZlb\guo hl\_lh\ Ijb wlhf ^hklb]Z_lky \uiheg_gb_ h[mqZxs_c mijZ\eyxs_c b dhgljhebjmxs_c nmgdpbc dhgljhey Z lZd`_ h[_ki_qb\Z_lky bg^b\b^mZevgZy ijh\_jdZ agZgbc dZ`^h]h klm^_glZ ijb gZbf_gvr_c aZljZl_ \j_f_gb ij_ih^Z\Zl_ey gZ dhgljhev j_r_gby aZ^Zqb

IjZdlbq_kdb_ aZgylby ih ij_^eZ]Z_fhc f_lh^bd_ fh]ml ijhba\h^blvky dZd k ijbf_g_gb_f l_ogbq_kdbo kj_^kl\ h[mq_gby lZd b [_a gbo

L_fZ HKGH<U DJBKL:EEHNBABDB DN

AZ^Zqb djbklZeehnbabdb ihk\ys_gu hibkZgbx kljmdlmju djbklZeeh\ bg^bpbjh\Zgbx maeh\ j_[_j b iehkdhkl_c bamq_gbx kbff_ljbqguo k\hckl\ djbklZeeh\ Hkgh\gufb f_lh^Zfb bamq_gby nbabq_kdbo k\hckl\ djbklZeeh\ y\eyxlky f_lh^u b ijbgpbiu djbklZeehnbabdb

Hkh[h_ \gbfZgb_ m^_ey_lky aZ^Zq_ gZ hij_^_e_gb_ iehlghklb djbklZeeZ ihkdhevdm mdZaZggZy aZ^ZqZ ± dexq_\Zy ^ey mklZgh\e_gby dhgp_gljZpbb dZd Zlhfh\ lZd b we_dljhgh\

AZ^ZqZ GZibkZlv nhjfmem kbff_ljbb ijyfhc l_ljZ]hgZevghc ijbafu iZjZee_ibi_^Z

b hl[jhkbf agZf_gZl_ev Ihemq_ggu_ qbkeZ _klv bg^_dku Fbee_jZ bkdhfhc iehkdhklb K N O

AZ^ZqZ AZibkZlv fZljbqgh_ ij_^klZ\e_gb_ hkb ]h ihjy^dZ iZjZee_evgh hkb ]

Ij_h[jZah\Zgby kbff_ljbb \ djbklZeebq_kdhf ijhkljZgkl\_ hibku\Zxlky dZd khhl\_lkl\mxsb_ ij_h[jZah\Zgby dhhj^bgZl jbk

LhqdZ k dhhj^bgZlZfb [ \ ] ihke_ ij_h[jZah\Zgby kbff_ljbb aZcf_l gh\h_ iheh`_gb_ k dhhj^bgZlZfb [¶ \¶ ]¶ hij_^_eyxsbfbky mjZ\g_gbyfb ij_h[jZah\Zgby

]^_ ± dhkbgmku m]eh\ f_`^m hkyfb dhhj^bgZl L M

Ex[hfm ij_h[jZah\Zgbx kbff_ljbb fh`gh ihklZ\blv \ khhl\_lkl\b_ fZljbpm ij_h[jZah\Zgby û we_f_glZfb dhlhjhc y\eyxlky dhkbgmku m]eh\

Khhlghr_gby f_`^m jZaghbf_ggufb hkyfb gZijbf_j [\¶ hij_^_eyxlky dhkbgmkZfb m]eh\ jZ\guo ƒ \k_ jZaghbf_ggu_ hkb \aZbfgh i_ji_g^bdmeyjgu ihwlhfm bkdhfh_ ij_h[jZah\Zgb_ kbff_ljbb ke_^m_l aZibkZlv \ \b^_ fZljbpu

Ihemq_ggZy kbff_ljby khhl\_lkl\m_l kbff_ljbb l_ljZ]hgZevghc ijbafu PPP

< ZgZeblbq_kdhf \b^_ ko_f_ khhl\_lkl\m_l hi_jZpby i_j_fgh`_gby fZljbpu kbff_ljbb djbklZeeZ b fZljbpu ij_^_evghc ]jmiiu khhl\_lkl\mxs_c ^Zgghfm nbabq_kdhfm \ha^_ckl\bx l _

Zlhfh\ 1D b KO \ \u[jZgghc yq_cd_ khhl\_lkl\_ggh JZaj_rb\ nhjfmem hlghkbl_evgh G ihemqbf

IhklhyggZy j_r_ldZ djbklZeeZ hij_^_ey_lky jZkklhygb_f f_`^m ^\mfy h^bgZdh\ufb ZlhfZfb l _ D G gf

Ijbf_qZgb_ ijbf_g_gb_ khhlghr_gby fh`_l [ulv ihe_aguf ^ey hp_gdb dhgp_gljZpbb we_dljhgh\ Q \ djbklZeeZo f_lZeeh\ ih ba\_klghc dhgp_gljZpbb Zlhfh\ 1 b \Ze_glghklb = Q 1=

L_fZ >BG:FBD: DJBKL:EEBQ?KDHC J?R?LDB

L?IEH?FDHKLV J?R?LDB

>\b`_gb_ Zlhfh\ djbklZeeh\ aZ kq_l l_ieh\h]h beb f_oZgbq_kdh]h \hafms_gby ij_^klZ\ey_l ^h\hevgh keh`gmx aZ^Zqm A^_kv jZkkfZljb\Zxlky ijhklu_ aZ^Zqb k bkihevah\Zgb_f jZaebqguo fh^_e_c ijb[eb`_gbc fh^_ev bahebjh\Zggh]h ZlhfZ fh^_ev >_[Zy h^ghf_jghc p_ihqdb Zlhfh\ Hkgh\gufb nbabq_kdbfb aZ^ZqZfb y\eyxlky aZ^Zqb ih hij_^_e_gbx kdhjhklb a\mdZ l_ieh_fdhklb ki_dljZ nhghgh\

AZ^ZqZ Hij_^_eblv qZklhlm dhe_[Zgby Zlhfh\ bkihevamy fh^_ev bahebjh\Zggh]h ZlhfZ ^ey djbklZeeZ f_^b

Ijhkl_cr_c fh^_evx hibku\Zxs_c ^\b`_gb_ ZlhfZ y\ey_lky fh^_ev bahebjh\Zggh]h ZlhfZ \ dhlhjhc hg jZkkfZljb\Z_lky \ \b^_ lhq_qghc fZkku P aZdj_ie_gghc gZ ijm`bgguo k\yayo hlghkbl_evgh g_ih^\b`guo hihj khk_^gbo Zlhfh\

< ]Zjfhgbq_kdhf ijb[eb`_gbb \ kemqZ_ bahljhighc dm[bq_kdhc j_r_ldb ^ey ihl_gpbZevghc wg_j]bb 9 X dZd nmgdpbb fZeh]h kf_s_gby ZlhfZ X ba iheh`_gby jZ\gh\_kby fh`gh aZibkZlv

]^_ ± iZjZf_lj mijm]hklb fZl_jbZeZ `_kldhklv k\ya_c Khhl\_lkl\mxsZy kbeZ ijhlb\hklhysZy kf_s_gbx ZlhfZ ba iheh`_gby jZ\gh\_kby

Kf_s_gb_ ZlhfZ ba iheh`_gby jZ\gh\_kby \ aZ\bkbfhklb hl \j_f_gb W

]^_ & ± qZklhlZ kh[kl\_gguo dhe_[Zgbc ZlhfZ fZkkhc P

IZjZf_lj mijm]hklb fZl_jbZeZ \ jZfdZo aZdhgZ =mdZ f_oZgbq_kdh_ gZijy`_gb_ ijhihjpbhgZevgh hlghkbl_evghc ^_nhjfZpbb hij_^_ey_lky \ujZ`_gb_f D<

]^_ D ± iZjZf_lj j_r_ldb < ± fh^mev Xg]Z

>ey djbklZeeZ f_^b ba ijbeh`_gby gZoh^bf agZq_gb_ g_h[oh^bfuo iZjZf_ljh\ D < $&X Bkihevamy khhlghr_gby b gZoh^bf ^ey qZklhlu dhe_[Zgbc Zlhfh\ ijb aZ^Zgguo ^hims_gbyo agZq_gb_ &