- •Предисловие
- •Условные обозначения
- •Список сокращений
- •Введение
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 1 СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ
- •1.1. Равновесное расположение частиц в кристалле
- •1.2. Идеальные кристаллы. Решетки Бравэ
- •1.3. Нормальные колебания решетки. Фононы
- •1.4. Структура реальных кристаллов
- •1.5. Структурозависимые свойства
- •1.6. Жидкие кристаллы
- •1.7. Аморфное состояние
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 2 ФИЗИЧЕСКИЕ 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
- •2.6. Квантовый гармонический осциллятор
- •2.7. Водородоподобный атом. Постулат Паули
- •Контрольные вопросы и задания
- •ГЛАВА 3 ЭЛЕМЕНТЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ
- •3.1. Термодинамическое и статистическое описание коллектива. Функция распределения
- •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 4 ЭЛЕМЕНТЫ ЗОННОЙ ТЕОРИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
- •4.1. Обобществление электронов в кристалле
- •4.3. Зоны Бриллюэна
- •4.4. Эффективная масса электрона
- •4.6. Примесные уровни
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 5 ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
- •5.1. Проводимость и подвижность носителей
- •5.2. Механизмы рассеяния и подвижность носителей
- •5.4. Электропроводность полупроводников
- •5.5. Электропроводность металлов и сплавов
- •5.6. Сверхпроводимость
- •5.7. Основы теории Бардина – Купера – Шриффера
- •5.8. Эффекты Джозефсона
- •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
- •6.4. Полупроводники в сильном электрическом поле
- •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
- •7.10. Инжекционные полупроводниковые лазеры
- •Контрольные вопросы и задания
- •Глава 8 ПОВЕРХНОСТНЫЕ 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
- •9.1. Структура и свойства тонких пленок
- •9.2. Контакт металл-диэлектрик. M-Д-M–структура
- •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
- •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
- •Контрольные вопросы и задания
- •Заключение
- •Приложения
- •П.1. Фундаментальные физические постоянные
- •П.2. Свойства полупроводников
- •П.3. Некоторые единицы системы СИ
- •П.4. Внесистемные единицы, допускаемые к применению
- •П.5. Плотность некоторых твердых тел
- •Библиографический список
- •АЛФАВИТНО-Предметный указатель
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Степаненко, И. П. Основы микроэлектроники / И. П. Степаненко. – М.: Лаборатория базовых знаний, 2000. – 488 с.
2. |
Россадо, |
Л. |
Физическая электроника и |
микроэлектроника |
/ |
|
Л. Россадо. – М.: Высшая школа, 1991. – 351 с. |
|
|||
3. |
Новиков, |
В. |
В. Теоретические основы |
микроэлектроники |
/ |
|
В. В. Новиков. – М.: Высшая школа, 1972. – 352 с. |
|
4.Павлов, П. В. Физика твердого тела / П. В. Павлов, А. Ф. Хохлов. – М.: Высшая школа, 2000. – 494 с.
5.Пихтин, А. Н. Оптическая и квантовая электроника / А. Н. Пихтин.
– М.: Высшая школа, 2001. – 573 с.
6.Блохинцев, Д. И. Основы квантовой механики / Д. И. Блохинцев. – М.: Высшая школа, 1961. – 512 с.
7.Бондарев, Б. В. Курс общей физики. В 3 кн. Кн. 2. Электромагне-
тизм. Волновая оптика. Квантовая физика / Б. В. Бондарев, Н. Л. Калашников, Г. Г. Спиркин. – М.: Высшая школа, 2003. – 438 с.
8.Бондарев, Б. В. Курс общей физики. В 3 кн. Кн. 3. Термодинамика. Статическая физика. Строение вещества / Б. В. Бондарев, Н. Л. Калашников, Г. Г. Спиркин. – М.: Высшая школа, 2003. – 366 с.
9.Епифанов, Г.И. Физические основы микроэлектроники / Г. И. Епифанов. – М.: Современное радио, 1971. – 376 с.
10.Интегральные схемы и микроэлектронные устройства на сверхпроводниках / В. Н. Алфеев, А. А. Васенков, П. В. Бахтин и др. – М.: Радио и связь, 1985. – 232 с.
11.Игумнов, В. Н. Физические основы микроэлектроники: практикум / В. Н. Игумнов. – Йошкар-Ола: МарГТУ, 2008. – 188 с.
12.Игумнов, В. Н. Основы высокотемпературной криоэлектроники / В. Н. Игумнов. – Йошкар-Ола: МарГТУ, 2006. – 188 с.
13.Фистуль, В. И. Введение в физику полупроводников / В. И. Фистуль. – М.: Высшая школа, 1975. – 296 с.
14.Киреев, П. С. Физика полупроводников / П. С. Киреев. – М.: Выс-
шая школа, 1975. – 584 с.
15.Епифанов, Г. И. Физика твердого тела / Г. И. Епифанов. – М.: Высшая школа, 1975. – 288 с.
16.Щука, А. А. Функциональная электроника / А. А. Щука. – М.:
МИРЕЭ, 1998. – 260 с.
17.Гуртов, В. А. Твердотельная электроника / В. А. Гуртов. – М.: Тех-
носфера, 2005. – 408 с.
287
18.Пека, Г. П. Физика поверхности полупроводников / Г. П. Пека. – Киев: Изд-во Киевского университета, 1967. – 320 с.
19.Технология тонких пленок. Т.1 / под ред. Л Майссела, Р. Гленга. – М.: Современное радио, 1977. – 664 с.
20.Технология тонких пленок. Т.2 / под ред. Л Майссела, Р. Гленга. – М.: Современное радио, 1977. – 768 с.
21.Технология толстых и тонких пленок / под ред. А. Ресмана, К. Ро-
уза. – М.: Мир, 1972. – 174 с.
22.Драгунов, В. П. Основы наноэлектроники / В. П. Драгунов, И. Г. Неизвестный, В. А. Гридчин. – Новосибирск: Изд-во НГУ,
2000. – 332 с.
23.Кравченко, А. Ф. Физические основы функциональной электроники / А. Ф. Кравченко. – Новосибирск: Изд-во НГУ, 2000. – 444 с.
24.Нано- и микросистемная техника. От исследований к разработкам: сб. статей. – М.: Техносфера, 2005. – 592 с.
25.Миронов, В. Л. Основы сканирующей электронной микроскопии / В. Л. Миронов. – М.: Техносфера, 2004. –144 с.
288
АЛФАВИТНО-ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
А
Ааронова-Бома закон 271 Адсорбция 208, 209 Акустоэлектроника 260, 261 Атом водородоподобный 51-53 Атомы многоэлектронные 54
Б
Базисный вектор 17-19
Бозоны 62, 63, 71
В
Взаимодействие обменное 120 Волна де Бройля 39, 40
– монохроматическая 42 Время восстановления обратно-
го сопротивления 178, 179
–жизни неравновесных носите-
лей 134, 137, 138
–релаксации 134,145,146
Вырождение 63 Вырожденный газ 70
–коллектив 63, 64
–полупроводник 93, 94, 110 Вырождения критерий 63, 70
Г
Газ идеальный 58, 65 Генерация носителей заряда 88,
89, 91, 92, 132
Гетеропереход 180-183
Д
Дефекты по Френкелю 26, 27 Динамические неоднородности
258
Диод диэлектрический 246
– резонансный 248
Дисперсии закон 43, 44 Дисперсионная кривая 22,
23, 144
– формула 44 Диффузионная длина носителей
заряда 135 Длина поглощения 245
Е
Емкость барьерная 179
– диффузионная 178, 179
З
Зона валентная 82, 87
–запрещенная 82, 87
–поверхностная 208, 210
–примесная 110
–проводимости 82, 87 Закон действующих масс 108
–термодинамики 57, 58
–Френкеля 149, 150
И
Излучение индуцированное 200
–спонтанное 201 Индексы Миллера 19
–направления 20
–плоскости 20
–узла 20
Инжекция неосновных носите-
лей 159, 167, 173, 200
Интерферометр Ааронова-Бома
271
Ионизация термоэлектронная
149, 150
–ударная 149, 150
–электростатическая 150
289
К
Квантовое число 52-54
–главное 52
–магнитное 53
–орбитальное 52
–спиновое 53 Квантовые точки 264, 273 Квантовые ямы 264, 268 Квантовый выход 145
–генератор 200-201
Контакт двух металлов 160, 161
–нелинейный 158
–омический 158
–полупроводника и металла
162-165
Контактная разность потенциа-
лов 161, 164, 170
Коэффициент диффузии 139, 140 Критерий невырожденности
идеального газа 63, 70
Л
Лазеры 201-203
Лазерные гетеропереходы 180, 181, 203
М
Магнетоэлектроника 260-261 Масса эффективная 83-85 Методы вытягивания 168
–диффузионный получения p-n–перехода 168
–сплавления 168
Модель Кронига-Пенни 77, 78
Н
Нанотехнологии 265-267 Наноэлектроника 263-268, 276
290
Носители заряда избыточные
133-135
–основные 105-109
–неосновные 108, 109 Напряжение пробоя 175, 177,
178
Невырожденный газ 70
–коллектив 63, 64
–полупроводник 100, 110
О
Область инверсии 212-213
–обеднения 162-164
–обогащения 164
Ограничения микроэлектроники технологические 256, 257
– физические 255, 256 Оптоэлектроника 196, 198, 260,
261
Осциллятор линейный гармонический 49, 50
– нормальный 22, 23
П
Переход p-n 168-170
– p+-p 222
Переходы прямые 142 Плотность состояний 61, 62, 64 Поверхностный потенциал 212 Подвижность носителей 100-103 Полупроводник дырочный 91,
92
–компенсированный 93
–собственный 87, 88
–электронный 90, 91 Потенциальная яма 45, 46, 268 Потенциальный барьер 47-48,
268
Приближение адиабатическое
78
–одноэлектронное 78
–свободных электронов 79
–сильносвязанных электронов
78
–слабосвязанных электронов
78
Примеси акцепторные 91, 92
–донорные 90-92 Принцип Паули 54 Пробой лавинный 178
–поверхностный 224
–полупроводника 150
–тепловой 178
–туннельный 177 Проводимость дырочная 111, 113
–темновая 145, 146
–электронная 111, 112
Р
Работа выхода 159, 160 Раствор внедрения 27
–замещения 27 Рекомбинации коэффициент
135
–поверхностная скорость 138
–скорость 135-137
–ток 214
Рекомбинация избыточных носителей 133-137
–поверхностная 138
Релаксация 97, 101, 102, 146
Решетка кристаллическая 17
–Бравэ 17-20
–с базисом 17, 19
С
Светодиод 197, 198 Скорость групповая 21, 22
– фазовая 21, 22
Слой антизапорный 164
–запорный 162, 163 Спин электрона 53
Спиновое квантовое состояние
53
Среды двумерные 264, 268, 269
–континуальные 258, 259, 261
–нульмерные 264, 275-277
–одномерные 264, 268 Стабилитроны 178 Статистика Бозе-Эйнштейна 71,
72
–квантовая 64
–классическая 64
–Максвелла-Больцмана 65, 66
–фермионов 62, 63
–Ферми-Дирака 67, 68
Т
Ток диффузионный 139, 140
–насыщения 175, 176
–омический 139
–проводимости 173 Термисторы 113 Термосопротивления 114 Транзистор
–канальный 222
–на горячих электронах 249, 250
–полевой 220-222
–p-n-i-p 222
Триод тонкопленочный 248 Туннельный диод 246, 247
– эффект 47, 48
У
Уравнение волновое Шредин-
гера 41, 46, 48
–непрерывности 139
–Пуассона 163, 170
291
– Эрмита 50 Уровни акцепторные 91, 92
–донорные 90, 92
–поверхностные 208, 209
–прилипания 92
–примесные глубокие 93
–Тамма 208
–Ферми 67, 105-109
Ф
Ферми температура 72
–уровень 67, 105-109
–энергия 67-70 Фононы 23, 24
Формула Холла-Шокли-Рида
137
–Ричардсона 166
Фотодиод 192-194 Фотопроводимость 142-144 Фототранзистор 196 Фотоэлемент 193 Фотоэффект внутренний 140
Функциональная электроника
258-263
Функция Блоха 79
–Бозе-Эйнштейна 71, 72
–волновая 41, 42
–нормированная 41
–собственная 42
Х
Химический потенциал 60, 65, 67
292
Ц
Центры прилипания 92
– рекомбинации 137, 138
Э
Экситон 143 Экстракция неосновных носи-
телей 173, 180
Электроны горячие 147, 244, 245
Элемент активный пленочный
246, 250
Эмиссия термоэлектронная 159, 166
Энергия нулевая 50, 51
–осциллятора средняя 50
–термодинамическая 58, 59
–Ферми 67-70
Энтропия 59 Эффект Ааронова-Бома 271
–Ганна 153-155
–Зинера 149-161
–сильного поля 147-150
–Силсби 118
Я
Ячейка кристаллическая базоцентрированная 18
–гранецентрированная 18
–объемноцентрированная 19 Ячейки элементарной пара-
метры 19