up

Контактные явления в полупроводниковой электронике

Дату старта объявим позже

Дата начала записи на курс еще не объявлена

  • 10 недели

    длительность курса

  • от 4 до 6 часов в неделю

    понадобится для освоения

  • 2 зачётных единицы

    для зачета в своем вузе

О курсе

Курс знакомит слушателей с электронной структурой и свойствами различных контактов между металлами, полупроводниками и диэлектриками. Основная цель курса – на примере идеализированных и хорошо изученных систем (p-n переходы, МДП структуры и т.д.) дать слушателям универсальные инструменты для предсказания электронных свойств контакта любых соединений и материалов, которые они могут встретить на практике.

Формат

Шесть последовательно связанных модулей (наименования есть в программе курса), в каждом модуле от 2 до 4 уроков (лекций), контрольные вопросы, зачетные материалы в электронной форме. 

  1. S.M. Sze, Kwok K. Ng, Physics of Semiconductor Devices, ISBN: 978-0-470-06832-8, John Wiley & Sons, Inc., Minnesota, 2007.
  2. Winfried Mönch, Semiconductor Surfaces and Interfaces, ISBN: 978-3-662-04459-9, Springer-Verlag, Berlin, 2001.

Требования

Владение английским языком, желательно знание общей физики в рамках первых двух курсов естественнонаучного/технического вуза, знание элементарной математики, желательно – основ высшей математики. Курс нацелен на широкую аудиторию.

Программа курса

Модуль 1. Введение.

Модуль 2. Поверхность.

Модуль 3. Работа выхода и эмиссия электронов.

Модуль 4. Движение электронов и дырок в твердых телах.

Модуль 5. Контакт двух твердых тел 1.

Модуль 6. Контакт двух твердых тел 2.

Знания

Знать:

  • Что такое термодинамическая система.
  • Что такое фаза.
  • Что такое химический и электрохимический потенциал.
  • Как происходит выравнивание потенциала при контакте двух систем.
  • Понятие поверхности моно и поликристалла.
  • Атомную структуру поверхности.
  • Что такое поверхностные состояния, собственные и несобственные п.с., уровни Тамма.
  • Что такое вакуум.
  • Что такое абсорбция и адсорбция.
  • Что такое термоэлектронная, автоэлектронная и фотоэлектронная эмиссия.
  • Как происходит нестационарное испускание электронов твердым телом, находящемся в термодинамически неустойчивом состоянии.
  • Что такое вторичная эмиссия электронов, эффект Оже.
  • Что такое зеркальное изображение.
  • Как происходит автоэлектронная эмиссия во внешнем поле.
  • Что такое энергия электронного сродства (истинная и внешняя работа выхода), термодинамическая работа выхода.
  • Отличительные особенности электрохимического потенциала и энергии Ферми.
  • Из каких составляющих формируется работа выхода (энергия взаимодействия отрываемого электрона со всеми атомами кристалла, энергия взаимодействия со свободными электронами, энергия преодоления двойного слоя, энергия преодоления сил зеркального изображения, энергия обменного взаимодействия).
  • Как влияет состояние поверхности на работу выхода.
  • Что такое контактная разность потенциалов, внутренняя и  внешняя разность потенциалов.
  • Как происходит диффузия носителей заряда через контакт двух материалов. 
  • Как происходит встречный дрейф носителей за счет диффузионного разделения зарядов.
  • Что такое дебаевская длина экранирования.
  • Особенности контакта с вакуумом, открытой поверхности.
  • Что происходит при непосредственном контакте двух материалов:
  1. Контакт диэлектрик – диэлектрик.
  2. Контакт металл – металл.
  3. Контакт полупроводник – полупроводник.
  4. Контакт металл – полупроводник.
  5. Контакт материалов через диэлектрик
  6. Контакт металл – диэлектрик – металл.
  7. Контакт металл – диэлектрик – полупроводник.
  8. Контакт одинаковых полупроводников. Переход n – n+
  • Особенности омических и неомических контактов.
  • Как происходит выпрямление на контакте:
  1. Металл–диэлектрик–металл.
  2. Полупроводник – полупроводник.
  3. Металл – полупроводник.
  4. Металл – диэлектрик– полупроводник.
  • Что такое тонкий и толстый слой.
  • Основы диффузионной теории выпрямления.
  • Основы диодной теории выпрямления.

Умения

Уметь:

  • Охарактеризовать структурные отличия химически чистой поверхности кристалла от его объема для металлов и полупроводников.
  • Описать явления, происходящие на поверхности кристалла, находящегося в вакууме и в атмосфере определенного состава, их зависимость от температуры.
  • Объяснить, как адсорбированные вещества могут влиять на работу выхода и эмиссию электронов, почему.
  • Объяснить, как плотность упаковки атомов, реконструкция и дефектность поверхности влияют на работу выхода и и эмиссию электронов, почему.
  • Зная работу выхода (химический потенциал) контактирующих веществ, а также уровень легирования (в случае полупроводника), построить зонную структуру контактной области.
  • Определить тип контакта (например, омический или выпрямляющий для контакта металл-полупроводник и т.д.), построить качественно вольт-амперную характеристику полученного контакта.

Сибирмовский Юрий Дмитриевич

Доктор физико-математических наук
Должность: Ассистент отделения нанотехнологий в электронике, спинтронике и фотонике офиса образовательных программ НИЯУ МИФИ

Гладков Владимир Петрович

Кандидат технических наук, Доцент
Должность: Доцент кафедры конденсированных сред НИЯУ МИФИ

Похожие курсы