
- •В.Н. Игумнов физические основы микроэлектроники практикум
- •Оглавление
- •Глава 1 7
- •Глава 2 36
- •Глава 3 163
- •Указания по технике безопасности
- •Предисловие
- •Глава 1 Обработка результатов измерений
- •1.1. Основные понятия и определения метрологии
- •1.2. Погрешности прямых измерений
- •1.2.1. Поправки
- •1.2.2. Случайные погрешности
- •Коэффициенты Стьюдента
- •Обратный ток через p-n-переход
- •1.2.3. Погрешность прибора
- •1.2.4. Погрешность округления. Полная погрешность прямого измерения
- •Э.Д.С. Датчика Холла
- •1.3. Погрешность косвенных измерений
- •1.3.1. Вычисление абсолютной и относительной погрешности
- •Результаты наблюдений
- •1.3.2 Схемы и формулы расчета погрешностей
- •1.3.3. Планирование эксперимента и оценка погрешности
- •1.4. Приближенные вычисления
- •1.5. Единицы измерения физических величин
- •1.6. Оформление результатов измерений
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 2 Лабораторные работы
- •2.1. Исследование характеристических параметров полупроводников
- •Зонная структура полупроводников
- •Температурная зависимость электропроводности
- •Измерительная установка и методика измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.2. Исследование полупроводников с помощью эффекта Холла
- •Основные сведения из теории
- •Измерительная установка и методика измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.3. Исследование эффекта поля в полупроводниках на базе полевого транзистора
- •Поверхностные состояния
- •Порядок выполнения работы
- •Величина тока стока
- •Величина тока стока
- •Контрольные вопросы
- •2.4. Определение потенциала Ферми в полупроводниках с помощью коэффициента термоэдс
- •Основные сведения из теории
- •Задание и отчетность
- •Контрольные вопросы
- •2.5. Определение коэффициента Пельтье компенсационным методом
- •Основные сведения из теории
- •Применение эффекта Пельтье для охлаждения радиоаппаратуры
- •Описание установки и порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.6. Контакт металл – полупроводник
- •Основные сведения из теории
- •Теория метода и описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.7. Изучение электрофизических процессов вp-nпереходе
- •Основные сведения из теории
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.8. Исследование кинетики формовки оксидных пленок при электрохимическом окислении металлов
- •Основные сведения из теории
- •Плазменно-электролитическое анодирование
- •Состояние теории образования оксидных пленок
- •Свойства оксидных пленок
- •Описание установки и анодирование
- •Измерение динамики роста и свойств оксидной пленки
- •Задания и отчетность
- •Контрольные вопросы
- •2.9. Исследование процессов в полупроводниковом фоторезисторе
- •Фотопроводимость и поглощение света полупроводниками
- •Процессы захвата, заряда, прилипания и рекомбинации носителей заряда
- •Время жизни носителей заряда. Квантовый выход
- •Теория метода и описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.10. Полупроводники в сильных электрических полях
- •Теоретическая часть
- •Эффект Ганна
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.11. Свойства тонких проводящих пленок
- •Свойства тонких пленок
- •Контроль толщины тонких пленок
- •Порядок выполнения работы:
- •Контрольные вопросы:
- •Глава 3 Решение задач
- •3.1. Структура твердых тел Основные справочные формулы
- •Примеры решения задач
- •3.2. Энергетические состояния микрочастиц Основные справочные формулы
- •Примеры решения задач
- •3.3. Электрические свойства твердых тел Основные справочные формулы
- •Примеры решения задач
- •3.4. Свойстваp-nперехода Основные справочные формулы
- •Примеры решения задач
- •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
- •424000 Йошкар-Ола, пл. Ленина,3
- •424006 Йошкар-Ола, ул. Панфилова,17
Контрольные вопросы:
Где используются тонкие пленки?
Чем пленки отличаются от объемных образцов? Почему?
Чем обусловлен характер зависимости ρ=f(d)?
Какими процессами обусловлен характер зависимости R=f(T)?
Объяснить зависимость ТКС= f(d).
В чем заключается классические размерные дефекты?
В чем заключается квантовые размерные дефекты?
Литература:[6] – 2.1; 10.
Глава 3 Решение задач
Изучение курса ”Физические основы микроэлектроники” является весьма важным при подготовке специалистов соответствующего профиля. Как показывает опыт, решение достаточного числа примеров и задач существенно облегчает преодоление трудностей, возникающих при изучении данного курса. Решение задач помогает изучить физический смысл явлений, способствует закреплению в памяти формул, прививает навыки практического применения теоретических знаний.
Данная глава составлена с целью облегчить и углубить изучение основных вопросов курса. В ней содержатся задачи, которые можно использовать в качестве домашних заданий, на практических занятиях или в составе контрольных работ.
Глава содержит задачи по нескольким (основным) разделам курса. В начале каждого раздела приведены основные необходимые формулы. Ряд типовых задач приводится с решениями, которые позволяют понять основные алгоритмы их решения.
Правила выбора задач для контрольных работ определяются последними цифрами номера зачетной книжки студента. Для выполнения контрольных работ № 1,2,3,4 выбираются задачи, последняя цифра которых совпадает с последней цифрой номера зачетной книжки студента.
При выполнении контрольных работ необходимо выполнять следующие требования:
текст вопросов и условия задач следует записывать полностью;
ответы должны быть конкретными, иллюстрированы графиками, рисунками, примерами;
должны быть оценены погрешности результатов;
схемы, графики, рисунки следует выполнять аккуратно, соблюдая правила оформления ЕСКД;
при решении задач следует приводить расчетные формулы, расшифровывать условные обозначения величин, входящих в формулу, указывать единицы их измерения (в системе СИ), а также литературные источники, откуда взяты формулы;
в конце каждой контрольной работы следует привести перечень литературы, которой пользовался студент при выполнении работы.
3.1. Структура твердых тел Основные справочные формулы
● Молярный объем кристалла
, (3.1)
где M– молярная масса вещества;
ρ –плотность материала.
● Число элементарных ячеек в одном моле кристалла
, (3.2)
где V –объем элементарной ячейки, или
, (3.3)
где k– стехиометрический коэффициент элемента;
n– число атомов этого элемента в ячейке.
● Число элементарных ячеек в единице объема кристалла
. (3.4)
Параметр кубической решетки
.
(3.5)
Для обозначения узлов направлений и плоскостей в решетке используются специальные индексы Миллера:
[[mnp]] – индексы узла;
[mnp] – индексы направлений;
(hkl) – индексы плоскостей.
Индексы m,n,pвыражают число соответствующих параметров решетки. Индексы плоскостейh,k,lсвязаны с величиной отрезков, отсекаемых плоскостью на соответствующих осях (1/h; 1/k; 1/l).