- •Предисловие
- •Условные обозначения
- •Список сокращений
- •Введение
- •Концептуальная диаграмма
- •Контрольныевопросыизадания
- •Глава 1структура и свойства твердых тел
- •Равновесное расположение частиц в кристалле
- •Идеальные кристаллы. Решетки Бравэ
- •Решетки Бравэ
- •Нормальные колебания решетки. Фононы
- •Структура реальных кристаллов
- •Структурозависимые свойства
- •Жидкие кристаллы
- •1.7. Аморфное состояние
- •Контрольныевопросыизадания
- •Глава 2физические основы квантовой механики
- •2.1. Волновые свойства микрочастиц
- •2.2. Уравнение Шредингера. Волновая функция
- •2.3. Свободный электрон. Фазовая и групповая скорости
- •2.4. Электрон в потенциальной яме
- •2.5. Туннелирование микрочастиц сквозь потенциальный барьер
- •Коэффициент прозрачности барьера
- •2.6. Квантовый гармонический осциллятор
- •2.7. Водородоподобный атом. Постулат Паули
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 3элементы статистической физики
- •3.1. Термодинамическое и статистическое описание коллектива. Функция распределения
- •3.2. Фермионы и бозоны. Вырожденные и невырожденные коллективы
- •Возможные варианты состояний
- •3.3. Функция распределения Максвелла-Больцмана Химический потенциал
- •3.4. Функция распределения Ферми-Дирака. Энергия Ферми
- •3.5. Функция распределения Бозе-Эйнштейна
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 4элементы зонной теории твердых тел
- •4.1. Обобществление электронов в кристалле
- •4.2. Модель Кронига-Пенни
- •4.3. Зоны Бриллюэна
- •4.4. Эффективная масса электрона
- •4.5. Зонная структура изоляторов, полупроводников и проводников. Дырки
- •4.6. Примесные уровни
- •Донорные примеси
- •Акцепторные примеси
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 5электропроводность твердых тел
- •5.1. Проводимость и подвижность носителей
- •5.2. Механизмы рассеяния и подвижность носителей
- •5.3. Концентрация носителей и уровень Ферми в полупроводниках
- •5.4. Электропроводность полупроводников
- •5.5. Электропроводность металлов и сплавов
- •5.6. Сверхпроводимость
- •Температура сверхпроводящего перехода
- •5.7. Основы теории Бардина – Купера – Шриффера
- •5.8. Эффекты Джозефсона
- •Параметры слабосвязанных сверхпроводниковых структур, изготовленных методами интегральной технологии
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 6 равновесные и неравновесные носители заряда
- •6.1. Генерация и рекомбинация неравновесных носителей. Время жизни
- •6.2. Уравнения непрерывности
- •6.3. Фотоэлектрические явления в полупроводниках
- •3 − Экситонное поглощение; 4 − решеточное поглощение;
- •5 − Поглощение свободными носителями
- •2 − Полупроводниковая пленка; 3 − контактные площадки; 4 − защитное покрытие
- •6.4. Полупроводники в сильном электрическом поле
- •6.5. Токовые неустойчивости в сильных электрических полях
- •6.6. Эффект Ганна
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 7 Контактные явления
- •7.1. Работа выхода электрона. Контакт металл – металл
- •7.2. Контакт металл – полупроводник
- •7.3. Электронно-дырочный переход
- •7.4. Выпрямляющее действие p-n-перехода. Пробой
- •7.5. Гетеропереходы
- •7.6. Эффект Зеебека
- •7.7. Эффект Пельтье
- •7.8. Фотоэффект в p-n – переходе. Фотодиоды
- •7.9. Излучательные процессы в p-n – переходе. Светодиоды
- •Инжекционные полупроводниковые лазеры
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 8поверхностные явления в полупроводниках
- •8.1. Поверхностные энергетические состояния
- •8.2. Зонная диаграмма и заряд в приповерхностном слое
- •8.3. Поверхностная проводимость
- •8.4. Эффект поля. Полевые транзисторы
- •8.5. Влияние состояния поверхности на работу полупроводниковых приборов
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 9 Электронные процессы в тонких пленках и тонкопленочных структурах
- •9.1. Структура и свойства тонких пленок
- •Механизмы электропроводности в диэлектрических пленках
- •9.2. Контакт металл-диэлектрик. M-д-m – структура
- •Глубина обогащенного слоя [20]
- •Глубина области обеднения
- •9.3. Туннелирование сквозь тонкую диэлектрическую пленку
- •9.4. Токи надбарьерной инжекции электронов
- •9.5. Токи, ограниченные пространственным зарядом
- •9.6. Прохождение горячих электронов сквозь тонкие металлические пленки
- •9.7. Активные устройства на основе тонкопленочных структур
- •1. Диоды с резонансным туннелированием
- •2. Диэлектрические диоды
- •3. Тонкопленочный триод на основе топз
- •4. Транзисторы на горячих электронах
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 10 перспективы развития микроэлектроники
- •10.1. Ограничения интегральной электроники
- •10.2. Функциональная электроника
- •10.3. Системы пониженной размерности. Наноэлектроника
- •10.4. Квантовые одно- и двумерные структуры
- •10.5. Квантовые точки. Одноэлектроника
- •3 А) б) игла островок изолятор затвор исток
- •Контрольные вопросы и задания
- •Заключение
- •Приложения п.1. Фундаментальные физические постоянные
- •П.2. Свойства полупроводников
- •П.3. Некоторые единицы системы си Основные единицы
- •Некоторые производные механические единицы
- •Некоторые производные единицы электрических величин
- •Некоторые производные единицы магнитных величин
- •П.4. Внесистемные единицы, допускаемые к применению
- •П.5. Плотность некоторых твердых тел
- •Библиографический список
- •Алфавитно-Предметный указатель
- •Оглавление
- •424000 Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3
- •424006 Йошкар-Ола, ул. Панфилова, 17
Алфавитно-Предметный указатель
А
Ааронова-Бома закон 248
Адсорбция 191
Акустоэлектроника 239
Атом водородоподобный 47-49
Атомы многоэлектронные 65, 69
Б
Базисный вектор 16-18
Бозоны 57, 64
В
Ван-дер-Ваальса силы 48, 191
Взаимодействие обменное 109
Волна де Бройля 36, 37, 38, 39
– монохроматическая 41
Время восстановления обратного сопротивления 160
– жизни неравновесных носителей 122, 124
– релаксации 89, 90, 139
Вырождение 56, 57
Вырожденный газ 90
– коллектив 57, 58
– полупроводник 90, 91, 102
Вырождения критерий 57, 90, 91
Г
Газ идеальный 57, 58
Генерация носителей заряда 79, 80, 83, 122, 124
Гетеропереход 165-168
Д
Дефекты по Френкелю 24, 25
Динамические неоднородности 237
Диод диэлектрический 227
– резонансный 126
Дисперсии закон 96
Дисперсионная кривая 21, 22, 132
– формула 41
Диффузионная длина носителей заряда 160
Длина поглощения 225
Е
Емкость барьерная 156, 157, 164
– диффузионная 158, 160, 164
З
Зона валентная 71, 72, 74
– запрещенная 71, 80
– поверхностная 196
– примесная 85
– проводимости 72, 74, 80
Закон Больцмана 24, 60
– действующих масс 98
– термодинамики 53, 54
– Френкеля 136, 137
И
Излучение индуцированное 184
– спонтанное 185
Индексы Миллера 19
– направления 19
– плоскости 19
– узла 19
Инжекция неосновных носителей 146, 159, 167
Интерферометр Ааронова-Бома 249
Интерферометр сверхпроводниковый 116, 117
Ионизация термоэлектронная 136, 137
– ударная 137, 138
– электростатическая 138
К
Квантовое число 42, 47
– – главное 48, 49
– – магнитное 50, 51
– – орбитальное 48
– – спиновое 49
Квантовые точки 242, 252, 254
Квантовые ямы 242, 247, 251
Квантовый выход 133
– генератор 183-186
Контакт двух металлов 147, 148
– нелинейный 145
– омический 145
– полупроводника и металла 148-153
Контактная разность потенциалов 148, 152, 156
Коэффициент диффузии 127, 128
Критерий невырожденности идеального газа 57, 65
Л
Лазеры 183-185
Лазерные гетеропереходы 85, 86
М
Магнетоэлектроника 240, 241
Масса эффективная 75, 76
Методы вытягивания 154
– диффузионный получения p-nперехода 154
– сплавления 154
Модель Кронига-Пенни 70, 71
Н
Нанотехнологии 244, 242
Наноэлектроника 241-246
Носители заряда избыточные 122, 123
– – основные 97, 100
– – неосновные 97, 100
Напряжение пробоя 163, 164
Невырожденный газ 90
– коллектив 57
– полупроводник 71, 91, 92
О
Область инверсии 194
– обеднения 195
– обогащения 196
Ограничения микроэлектроники технологические 233, 234
– – физические 235, 236
Оптоэлектроника 178, 181, 183, 238
Осциллятор линейный гармонический 46
– нормальный 21, 22
П
Переход p-n154-157
– n+-n203
– p+-p203
Переходы прямые 130
Плотность числа состояний 96
Поверхностный потенциал 195
Подвижность носителей 87-89, 91
Полупроводник дырочный 83
– компенсированный 84
– собственный 80
– электронный 82
Потенциальная яма 42-44, 247
Потенциальный барьер 44-45, 215
Приближение адиабатическое 70
– гармоническое 20
– одноэлектронное 70
– свободных электронов 71
– сильно-связанных электронов 71
– слабо-связанных электронов 72
Примеси акцепторные 83
– донорные 82
Принцип Паули 50
Пробой лавинный 163
– поверхностный 205
– полупроводника 140
– тепловой 163
– туннельный 162
Проводимость дырочная 102
– темновая 133, 134, 177
– электронная 102
Р
Работа выхода 146, 148, 151
Раствор внедрения 24, 25
– замещения 25
Рекомбинации коэффициент 123
– поверхностной скорость 193
– скорость 124, 125
– ток 127, 197
Рекомбинация избыточных носителей 127, 129, 181
– поверхностная 126-128
Релаксация 88, 90
Решетка кристаллическая 16
– – Бравэ 16, 17, 18
– – с базисом 18
С
Светодиод 182, 183
Скорость групповая 40, 41
– фазовая 40
Слой антизапорный 150, 151
– запорный 148-150
Спин электрона 49
Спиновое квантовое состояние 49
Среды двумерные 242, 246, 247, 251
– континуальные 237
– нульмерные 242, 254
– одномерные 242
Стабилитроны 161
Статистика Бозе-Эйнштейна 64-66
– бозонов 57
– квантовая 57
– классическая 56
– Максвелла-Больцмана 59, 60
– фермионов 57
– Ферми-Дирака 60-64
Т
Ток диффузионный 127, 128
– насыщения 160
– омический 128, 129
– проводимости 159
– утечки 122
Температура Дебая характеристическая 22
Термодинамическая вероятность 54
Термисторы 102
Термосопротивления 103
Транзистор диффузионный 177
– дрейфовый 17
– канальный 204
– на горячих электронах 228
– полевой 202-204
– p-n-i-p203
Триод тонкопленочный 228
Туннельный диод 116, 210
– эффект 45, 46, 115
У
Уравнение волновое Шредингера 39, 40, 42, 44, 47, 71
– непрерывности 127-129
– Пуассона 150, 156
– Эрмита 47
Уровни акцепторные 83
– донорные 82
– поверхностные 191-192
– прилипания 84
– примесные глубокие 84
– Тамма 190
– Ферми 62, 79, 94-101
Ф
Ферми температура 64
– уровень 62, 79, 94-101
– энергия 60, 61, 64
Фононы 21
Формула Холла-Шокли-Рида 125
– Шоттки 219
Фотодиод 176-178
Фотопроводимость 132-134
Фототранзистор 179
Фотоэлемент 176
Фотоэффект внутренний 174
Функциональная электроника 236-241
Функция Блоха 72
– Бозе-Эйнштейна 64, 65
– волновая 39, 40
– – нормированная 39
– – собственная
Х
Химический потенциал 54, 59-60
Ц
Центры прилипания 84
– рекомбинации 125
Э
Экситон 131
Экстракция неосновных носителей 159, 166
Электроны горячие 121, 122
Элемент активный пленочный 225
Эмиссия термоэлектронная 147, 218
Энергия нулевая 47
– осциллятора средняя 47
– термодинамическая 53
– Ферми 62, 79, 94-101
Энтропия 53, 54
Эффект Ааронова-Бома
– Ганна 141-143
– Зинера 136
– сильного поля 134-136
Я
Ячейка кристаллическая базоцентрированная 18
– – гранецентрированная 18
– – объемноцентрированная 18
Ячейки элементарной параметры 17