Программа дисциплины «физика неупорядоченных полупроводников»



Скачать 129.78 Kb.
Дата03.07.2013
Размер129.78 Kb.
ТипПрограмма дисциплины

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ


« ФИЗИКА НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ»

(Магистерская подготовка по направлению 510400 "Физика")
Томск – 2005

I. Oрганизационно-методический раздел




  1. Цель курса

Целью курса является знакомство с основами физики неупорядоченных полупроводников, типах неупорядоченных материалов, особенностях их электронных спектров, электрических и оптических характеристиках, поведения дефектов и химических примесей в неупорядоченных полупроводниках.


  1. Задачи учебного курса

Дать студенту основные представления о неупорядоченных полупроводниках и их физических моделях, месте неупорядоченных полупроводников во всей системе полупроводниковых материалов, атомных и электронных критериях неупорядоченности, переходах порядок – беспорядок - порядок, конкретных типах неупорядоченных полупроводниковых материалов, методах их получения и практического использования.
3. Требования к уровню освоения курса

Спецкурс базируется на программах соответствующих курсов физики твердого тела, квантовой механики, физики полупроводников и полупроводниковых приборов, кинетических и оптических свойств полупроводников, электронных свойств дефектов и примесей в полупроводниковых материалах.
II.
Содержание курса

Темы и краткое содержание




Тема

Содержание



Введение

Порядок – беспорядок в мире атомов (молекул), ближний – дальний порядок, элементы порядка в беспорядке и беспорядка в порядке, микроскопический и макроскопический порядок (беспорядок), газы, жидкости, твердые тела



Несовершенства строения реальных кристаллов

Классификация собственных дефектов (нульмерные, линейные, двумерные, объемные), равновесие точечных дефектов, вакансии Шоттки, вакансии Френкеля, причины образования дефектов (отклонение состава от стехиометрического при выращивании, термическая обработка, пластическая деформация, высокоэнергетическое радиационное воздействие), пересыщение кристалла дефектами



Неупорядоченные полупроводники

Критерии ближнего и дальнего порядка в кристаллах, причины упорядочения и разупорядочения, определение неупорядоченной конденсированной системы, критерий электронной неупорядоченности, одномерные модели кристалла: периодический потенциал (модель Кронига – Пенни), непериодический потенциал (модели Лившица и Андерсона); критерии локализованного и нелокализованного (распространенного) состояний, переход Андерсона, плотность состояний в примесной зоне



Сильнолегированные полупроводники

Легирование полупроводников химическими примесями, предел уровня легирования и предел растворимости химической примеси; мелкие водородоподобные примесные уровни, изменение электронного спектра полупроводника при легировании, иерархия энергий, сильное и слабое легирование (критерии), хвосты плотности состояний, переход Мотта; изоконцентрационный переход, кластеры "мелких" примесей и локальные глубокие состояния



Компенсированные полупроводники


Взаимная компенсация доноров и акцепторов, механизмы компенсации (образование собственных дефектов, переход примесного центра в низкосимметричное состояние, перераспределение атомов примеси по анионной и катионной подрешеткам), критерий слабой и сильной компенсации, энергетические диаграммы компенсированных полупроводников при разной степени компенсации, сильнолегированные и компенсированные полупроводники, уровень протекания, экранирование в компенсированных полупроводниках



Облученные полупроводники

Образование дефектов при высокоэнергетическом облучении, типы радиационных дефектов, изменение свойств полупроводников при облучении, закрепление (пиннинг) уровня Ферми при облучении, модели для оценки предельного положения уровня Ферми в облученном полупроводнике (средняя энергия гибридной связи в модели ЛКАО, модель кристалла с изотропной энергетической щелью, уровень зарядовой нейтральности, амфотерный локальный уровень, наиболее глубокий уровень), облучение как процесс самокомпенсации полупроводника



Поликристаллические и пластически деформированные полупроводники

Дислокации и их типы, электронная структура дислокаций, закрепление уровня Ферми в сильнодислокационных образцах. Поликристаллы, электронная структура межкристаллитных границ, перенос заряда в поликристаллах



Аморфные полупроводники

Способы получения, структурные модели: модель случайной сетки с увязанными связями (C. Polk), полимерно - кристаллическая модель (А.А. Лебедев), модель композиционного беспорядка, модель случайной сетки с оборванными связями; энергетические спектры (модели Губанова, Коэна - Фрицше – Овшинского(КФО)), Мотта-Дэвиса (МД)), щель подвижности, закрепление уровня Ферми, структурные дефекты, двухэлектронные состояния, пассивации (гидрогенизация), легирование, полупроводники типа "Ge" и "Se", двухэлектронные состояния, центры с отрицательной корреляционной энергией U -, уровень Ферми в полупроводнике с U +- и Uцентрами при легировании, практическое использование аморфных полупроводников



Стеклобразные полупроводники

Стеклообразное состояние (определение), метод получения стекол, критерии стеклования, диаграммы переходов кристалл - расплав -стекло- (кристалл), структурный критерий стеклообразования, стекла типа "Ge" и "Se", структура стекол (модель неправильной непрерывной сетки (В. Захариасен, 1932 г.), полимерно – кристаллическая модель (А.А. Лебедев), электронная структура стекол (модели КФО, МД, КФО-МД)



Неполновалентные ("дефектные") полупроводники

Стехиометрические вакансии, фазовый переход упорядоченное (- фаза)  статистическое (неупорядоченное), - фаза, распределение стехиометрических вакансий в кристаллической решетке при нагреве, особенности электрических свойств неполновалентных полупроводников, теплопроводности, легирование химическими примесями, воздействие радиации



Твердые растворы (сплавы)

Типы растворов (замещения, внедрения, вычитания), условия образования растворов, локальная координация (модель случайных ковалентных связей, модель химически упорядоченной сетки), приближение виртуального кристалла, упорядоченный и неупорядоченный раствор, молекулярные комплексы в твердом растворе с нарушением близкого порядка, электронные состояния молекулярных комплексов в упорядоченном и разупорядоченном твердом растворе



Релаксационные полупроводники

Релаксационные и рекомбинационные полупроводники (критерии), время диэлектрической релаксации, флуктуационное (случайное) электрическое поле в релаксационных полупроводниках, особенности переноса заряда, условие стационарного состояния, квазиуровни Ферми и рекомбинационный потенциал, рекомбинационное закрепление уровня Ферми, соотношение Ван Русбрека, p-n переход в рекомбинационном и релаксационном полупроводнике, сравнительные характеристики релаксационных и рекомбинационных полупроводников



Поверхность полупроводников

Поверхностные явления в полупроводниках, физическая поверхность, эффективный поверхностный слой, поверхностная энергия, поверхностные состояния Тамма и Шокли, закрепление уровня Ферми на поверхности (изгибы зон), поверхностная релаксация, реконструкция, переход Яна- Теллера, адсорбция атомов различных элементов Периодической Таблицы на поверхности, поверхностные сверхрешетки



Жидкие полупроводники

Раствор, расплав, жидкий полупроводник, классификация переходов твердая фаза-жидкость, термодинамические характеристики перехода, изменение структуры ближнего прядка при переходе твердая фаза- жидкость, расплавы типа "Si", "CdTe", химические примеси, ионные жидкости, методы исследования расплавов



Свойства неупорядоченных полупроводников

Особенности измерения параметров: эффект Холла, термоэдс, статическая электропроводность (проводимость свободных электронов, проводимость в <<хвостах>> плотности состояний, проводимость по локальным состояниям вблизи уровня Ферми), проводимость с переменной длиной прыжка; закон Мотта, кулоновская щель, динамическая электропроводность, оптическое поглощение (межзонное поглощение, внутризонное поглощение, поглощение вблизи края фундаментальной полосы)



Получение и практическое применение неупорядоченных полупроводников

Методы получения неупорядоченных полупроводников, перспективы применения (пороговые переключатели, элементы памяти, солнечные элементы)


III. Распределение часов курса по темам и видам работ





№ пп

Наименование

темы

Всего

часов

Аудиторные занятия (час)

Самостоя-тельная работа

в том числе

лекции

семинары

лаборатор. занятия

1

Введение

2

2










2

Несовершенства строения реальных кристаллов

4

4










3

Неупорядоченные полупроводники


4

4







2

4

Сильно легированные полупроводники

6

4

2




2

5

Компенсированные полупроводники

5

3

2




1

6

Облученные полупроводники

5

3

2




1

7

Поликристаллические и пластически деформированные полупроводники

3

3







1

8

Аморфные полупроводники

6

4

2




1

9

Стеклообразные полупроводники

3

3







1

10

Неполновалентные (дефектные) полупроводники

2

2







1

11

Твердые растворы (сплавы)

5

3

2




1

12

Релаксационные полупроводники

6

4

2




1

13

Поверхность

3

3







1

14

Жидкие полупроводники

2

2







1

15

Свойства неупорядоченных полупроводников

6

4

2




1

16

Получение и практическое применение неупорядоченных полупроводников

2

2







1




ИТОГО

80

50

14




16


IV. Форма итогового контроля

Экзамен
V. Учебно-методическое обеспечение курса
1. Рекомендуемая литература (основная):

  1. Сильно легированные полупроводники. В.И. Фистуль. И. "Наука", М. 1967, 415 с.

  2. Электроны в неупорядоченных системах. Н. Мотт. И. "Мир", М. 1969, 172 с. (Пер. с англ.

Electrons in disordered structures. N.F. Mott."Advances in Physics (Phil. Mag. Suppl. 16(61), 49 (1967)").

  1. Электронные процессы в некристаллических веществах. Н.Мотт, Э.Дэвис., И. "Мир",М.,1974г., 472 с. (Пер. с англ. Electronic Processes in Non-Crystalline Materials. N.F. Mott and E.A. Davis. "Clarendon Press", Oxford 1971).

  2. Физика полупроводников. В. Л. Бонч-Бруевич, С. Г. Калашников. ."Наука",М.,1977г.,685 с.

  3. Электронные свойства легированных полупроводников. Б.И.Шкловский, .Л.Эфрос., И."Наука", М.,1979г.,416 с.

  1. Электроника дефектов в полупроводниках. Г. Матаре. И. "Мир", М. 1974, 464 с. (Пер. с англ. Defect Electronics in Semiconductors. H.F. Matare. "Wiley-Interscience", N-Y – London – Sydney – Toronto 1971).

  2. Электронная теория неупорядоченных полупроводников. В. Л. Бонч-Бруевич и др., И."Наука" М.,1981г.,383 с.

  3. Аморфные полупроводники. Под ред. М. Бродски. И."Мир", М.,1982г., 419 с.

  4. Электронные свойства неупорядоченных систем. А.Г. Забродский, С.А. Немов, Ю.И. Равич. И. "Наука", С.-Петербург, 2000, 70 с.

  5. Сильно легированные полупроводники (учебно-методическое пособие). В.Н. Брудный. И.

"ТомГУ", Томск, 2001, 14 с.
2. Рекомендуемая литература (дополнительная):

  1. W.N. Zachariasen. Theory of the structure of glasses. J. Amer. Chem. Soc. 54(10), 3841-3848 (1932).

  2. Основы теории полупроводниковых приборов. Пикус Г.Е. И. "Наука", М. 1965, 448 С.

  3. Физико-химические основы легирования полупроводников. В.М. Глазов, В.С. Земсков. И.

"Наука", М. 1967, 371 с.

  1. Переходы металл-изолятор. Н.Ф. Мотт. И. "Наука", М. 1979, 342 с. (Пер. с англ. Metal-Insulator Transition. N.F. Mott. "Taylor and Francis LTD", London. 1974).

  2. Влияние облучения на поверхностные свойства полупроводников. В.Г. Бару, Ф.Ф. Волькенштейн. И. "Наука", М. 1978, 288 с.

  3. Физика и геометрия беспорядка. А.Л. Эфрос. "Наука", М. 1982, 175 с.

  4. Электронная структура твердых тел. У. Харрисон. И. "Мир", М. 1983 Т.1.381 с.,Т.2, 332 с..

  5. (Перевод с англ. Electronic Structure and the Properties of Solids. W.A. Harrison. "W.H. Freeman and Company", San Francisco, 1980).

  6. Порядок и беспорядок в мире атомов. А.И. Китайгородский. И. "Наука", М. 1984, 176 с.

  7. Электронное переключение в аморфных полупроводниках. С. А. Костылев, В. А. Шкут.,

И."НД", Киев,1978г., 203 с.

  1. Физика и применение аморфных полупроводников. А. Меден, М. Шо. И. "Мир", М. 1991, 670 с. (Пер. с англ. The Physics and Application of Amorphous Semiconductors. A. Madan, M.P. Shaw.

  2. "Acad. Press., INC", Boston - San Diego - N-Y – London – Sydney – Tokyo – Toronto 1988).

  3. Физика твердого тела. П.В. Павлов, А.Ф. Хохлов. И. "Высшая школа", М. 2000, 494 с.


Автор:

Брудный Валентин Натанович, д.ф.-м.н., профессор

Похожие:

Программа дисциплины «физика неупорядоченных полупроводников» iconФизическая кинетика полупроводников
Ская физика, квантовая механика, физика полупроводников и умение владеть математическим аппаратом в объеме программы бакалавриата...
Программа дисциплины «физика неупорядоченных полупроводников» iconФизика полупроводников
Курс посвящен изложению основ физики полупроводников. Наряду с традиционными разделами физики полупроводников в курсе затрагиваются...
Программа дисциплины «физика неупорядоченных полупроводников» iconПрограмма Государственного экзамена по подготовке магистра по направлению «Физика полупроводников. Микроэлектроника» (510404)
И дальний порядок. Структуры важнейших полупроводников – элементов aiv, avi и соединений типов aiiibv, aiibvi, aivbvi. Аморфные и...
Программа дисциплины «физика неупорядоченных полупроводников» icon05. 27. 03 «Квантовая электроника» по физико-математическим и техническим наукам
В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: электродинамика; квантовая механика; физическая оптика; физика твердого...
Программа дисциплины «физика неупорядоченных полупроводников» iconПрограмма: 39 «Физика полупроводников и оптоэлектроника»
Размерные эффекты в энергетическом спектре нанокристаллов CuBr в стеклянной матрице
Программа дисциплины «физика неупорядоченных полупроводников» iconПрограмма дисциплины дпп. В. 03 «Физика твердого тела» Специальность 032200. 21 Физика с дополнительной специальностью математика
Цель изучения дисциплины "Физика твердого тела" заключается в ознакомлении студентов со структурой и физическими процессами, которые...
Программа дисциплины «физика неупорядоченных полупроводников» iconРабочая программа учебной дисциплины " Статистическая физика и квантовые явления " Цикл
Магистерская программа: Прикладная физика плазмы и управляемый термоядерный синтез
Программа дисциплины «физика неупорядоченных полупроводников» iconЭффект Холла и магнетосопротивление неупорядоченных магнитных систем на основе кремния 01. 04. 07 физика конденсированного состояния
Эффект Холла и магнетосопротивление неупорядоченных магнитных систем на основе кремния
Программа дисциплины «физика неупорядоченных полупроводников» iconРабочая программа учебной дисциплины по подготовке специалиста физика специальности 010400 "Физика" Экземпляр n пенза 2003
Рабочая программа учебной дисциплины по подготовке специалиста физика специальности 010400 "Физика"
Программа дисциплины «физика неупорядоченных полупроводников» iconРабочая программа учебной дисциплины «Физика конденсированного состояния, термодинамика, статистическая физика, физическая кинетика»
Программа предназначена для подготовки специалистов по всем физическим специальностям. Курс «Термодинамика и статистическая физика»...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org