Составил Усенко Александра Евгеньевна 2011 г рабочая программа

Вид материала

Рабочая программа

Содержание Пояснительная записка Содержание учебного материала Учебно-методическая карта дисциплины «Физическая химия кристаллов полупроводников» Кристаллическое состояние вещества Дефекты в кристаллах. Классификация дефектов. Точечные дефекты. Уравнения образования, превращения точечных дефектов и правила их записи. Методы получения совершенных кристаллов полупроводников и кристаллизационные методы очистки Диффузия примесей в кристаллах. Механизмы диффузии примесей в кристалле Легирование полупроводниковых материалов. Информационная часть Основная литература Дополнительная литература Соглосования учебной программы по изучаемой учебной дисциплине с другими дисциплинами специальности Дополнения и изменения

Подобный материал:

• Новикова Марина Евгеньевна     2011 -2012 учебный год. Пояснительная  записка. Статус, 229.5kb.
• Новикова Марина Евгеньевна     2010 -2011 учебный год пояснительная записка, 229.23kb.
• Рабочая учебная программа по истории для учащихся 10 класса на 2011-2012 учебный год., 170.67kb.
• Новикова Марина Евгеньевна     2011-2012 учебный год. I. пояснительная записка, 237.46kb.
• Новикова Марина Евгеньевна     2011-2012 учебный год. I. пояснительная записка, 765.09kb.
• Н. Л. Березуцька > Н. В. Денисенко > Л.І. Марченко > О. В. Усенко > І.І. Хондак, 1013.29kb.
• Рабочая учебная программа по истории для учащихся 5 класса на 2011-2012 учебный год., 195.66kb.
• Лагутина Евгения Евгеньевна рабочая учебная программа, 289.71kb.
• Р. Г. Алмаутова моу «Гимназия №12» «Гимназия №12» Протокол №1 В. Э. Сафина И. А. Темиркаева, 167.42kb.
• Р. Г. Алмаутова моу «Гимназия №12» «Гимназия №12» Протокол №1 В. Э. Сафина И. А. Темиркаева, 307.51kb.

Белорусский государственный университет


Утверждаю

Декан химического факультета

________________Д. В. Свиридов

_______________________2011 г.

(дата утверждения)

Регистрационный № УД- /р


Рабочая программа по «Физической химии кристаллов полупроводников»

для специализации 1-31 05 01-01 06«Химия твердого тела и полупроводников»

Факультет		химический
		(наименование факультета)
Кафедра		физической химии
		(название кафедры)
Курс	четвертый
Семестр	восьмой

Лекции 20 часов Экзамен нет

Семинарские занятия 12 часов Зачет 8-й семестр

Лабораторные занятия 10часов Курсовая работа нет

КСР 4 часа

Всего аудиторных часов по дисциплине – 42

Всего часов по дисциплине – 46

Форма получения высшего образования – очная


Составил Усенко Александра Евгеньевна


2011 г.


Рабочая программа составлена на основе учебной программы по дисциплине «Физическая химия кристаллов полупроводников»

Рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании кафедры	физической химии
	(название кафедры)
	07.12.2010, № 6
	(дата, номер протокола)

Заведующий кафедрой
	профессор Паньков В. В.
(подпись)	(И. О. Фамилия)

Одобрена и рекомендована к утверждению Учебно-методической комиссией химического факультета БГУ

24.01.2011, № 5
(дата, номер протокола)
Председатель
(подпись)	(И. О. Фамилия)

Пояснительная записка

Задачей спецкурса «Физическая химия кристаллов полупроводников» является формирование системы знаний и представлений у студентов специализации 1-31 05 01-01 06 – «Химия твердого тела и полупроводников» о реальной структуре кристаллического состояния современных полупроводниковых материалов, влиянии собственного и примесного дефектного состава на свойства этих материалов, о методах получения, очистки и управления их физико-химическими свойствами.

На семинарских занятиях студенты выступают с докладами, подготовленными по выбору из перечня предложенных тем или по темам, согласованным с преподавателем. Целью семинарских занятий является приобретение навыков сравнительного анализа зависимости физико-химических свойств различных полупроводниковых материалов от методов их выращивания и технологических способов обработки, применяемых для создания современных полупроводниковых устройств.

Цель лабораторного практикума – овладение приемами и методами первичной идентификации и изучения дефектов в объеме и на поверхности совершенных полупроводниковых материалов.

Полученные знания и навыки необходимы в различных областях физической химии твердого тела, в сфере полупроводниковой микроэлектроники, микрооптики, микромеханики.

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

№ п/п	Наименование разделов, тем	Количество часов*
		Аудиторные				Самост. работа
		Лекции	Практич., семинары	Лаб. занят.	КСР
1	Кристаллическое состояние вещества. Кристаллы идеальные и реальные. Кристаллохимия элементарных полупроводников и полупроводниковых соединений.	2	1		0,25	1
2	Дефекты в кристаллах. Классификация дефектов.	3	1		0,25	2
3	Точечные дефекты. Типы точечных дефектов. Символика.	3	1		0,5	2
4	Образование и превращение точечных дефектов. Равновесие, термодинамика точечных дефектов.	5	1		0,5	3
5	Методы получения совершенных кристаллов полупроводников и кристаллизационные методы очистки. Условия выращивания и дефектность монокристаллов.	3	1		1	2
6	Диффузия примесей в кристаллах. Механизмы диффузии.	2	1		1	1
7	Легирование полупроводниковых материалов.	2	1		0,5	1
8	Семинарские занятия согласно перечню тем по выбору студентов.		5			4
	Выявление дефектов в монокристаллах Si методом дефект-контрастного травления			5		2
	Выявление дефектов методом просвечивающей электронной микроскопии			5		2
	Итого	20	12	10	4	20

Учебно-методическая карта дисциплины «Физическая химия кристаллов полупроводников»

Номер раздела, темы, занятия	Название раздела, темы, занятия; перечень изучаемых вопросов	Количество аудиторных часов				Материальное обеспечение занятия (наглядные, методические пособия и др.)	Литература	Формы контроля знаний
		Лекции	практические (семинарские) занятия	лабораторные занятия	контролируемая самостоятельная работа студентов
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Кристаллическое состояние вещества. Кристаллы идеальные и реальные. Кристаллохимия элементарных полупроводников и полупроводниковых соединений. Кристаллохимические критерии полупроводниковых свойств. Химическая связь в кристаллах полупроводников. Структурный тип алмаза, сфалерита, вюрцита и NaCl.	2	1		0,25		[1–5]	Письменный опрос. Зачет.
2	Дефекты в кристаллах. Классификация дефектов. Фононы. Электронные дефекты. Экситоны. Структурные дефекты и их классификация. Точечные, линейные, двумерные, поверхностные и объемные дефекты.	3	1		0,25		[1–5]	Письменный опрос. Зачет.
3	Точечные дефекты. Вакансии и их свойства. Собственные междоузельные атомы. Примеси (замещения, внедрения, вычитания). Разупорядочение по Френкелю, Шоттки. Антиструктурное разупорядочение. Комплексы точечных дефектов. Символика Крегера-Винка и Риза. Зарядовое состояние точечных дефектов. Донорно-акцепторные свойства точечных дефектов. Отображение донорно-акцепторных свойств точечных дефектов в зонной схеме полупроводника. Примеси электрически активные и неактивные. «Мелкие» и «глубокие» примесные уровни..	3	1		0,5		[1–5]	Письменный опрос. Зачет.
4	Уравнения образования, превращения точечных дефектов и правила их записи. Закон действующих масс для квазихимических реакций между точечными дефектами. Условия равновесия дефектов и электронейтральности в кристалле. Термодинамика дефектов. Применение закона действующих масс к равновесию дефектов в кристаллах полупроводников (элементарных и соединений). Концентрация электронов при полном равновесии. Метод Броуэра при рассмотрении равновесия дефектов в кристалле. Температурная зависимость концентрации точечных дефектов в кристаллах элементарных полупроводников. Разупорядоченность в нестехиометрических кристаллах.	5	1		0,5		[1–5]	Письменный опрос. Зачет.
5	Методы получения совершенных кристаллов полупроводников и кристаллизационные методы очистки: нормальная направленная кристаллизация, вытягивание кристалла из расплава и зонная плавка. Коэффициент разделения примесей: равновесный и эффективный. Условия выращивания и дефектность монокристаллов. Неравновесные собственные дефекты и неоднородности состава.	3	1		1		[1–5]	Письменный опрос. Зачет.
6	Диффузия примесей в кристаллах. Механизмы диффузии примесей в кристалле (междоузельный, вакансионный, обменный). Диффузия из бесконечно тонкого слоя и диффузия из постоянного источника. Коэффициент диффузии. Самодиффузия и гетеродиффузия. Диффузия примесей в простых полупроводниковых кристаллах (Si, Ge).	2	1		1		[1–5]	Письменный опрос. Зачет.
7	Легирование полупроводниковых материалов. Легирование в процессе выращивания кристаллов из жидкой фазы. Общие принципы введения примесей через расплав. Легирование готовых кристаллов. Получение и легирование структур методом эпитаксиального наращивания. Ионное легирование кристаллов. Физические процессы, лежащие в основе ионного легирования. Распределение ионов в имплантированных слоях. Зависимость глубины имплантации от ускоряющего напряжения. Каналирование ионов. Возникновение радиационных дефектов при имплантации. Методы ядерного легирования полупроводников. Виды облучения.	2	1		0,5		[1–5]	Письменный опрос. Зачет.
8	Семинарские занятия по отдельному плану		5				[6–19]	Оценка докладов, коллоквиум
9	Лабораторные работы Выявление дефектов в монокристаллах Si методом дефект-контрастного травления			5			[10, 17–19]	Оценка лабораторных отчетов
	Выявление дефектов методом просвечивающей электронной микроскопии			5			[10, 17–19]

ИНФОРМАЦИОННАЯ ЧАСТЬ

ТЕМЫ СЕМИНАРСКИХ ЗАНЯТИЙ

1. Особенности классификации полупроводниковых материалов:

- кристаллические и некристаллические полупроводники;

- узкозонные и широкозонные полупроводники;

- прямозонные и непрямозонные полупроводники;

- гомополярные (элементарные) и гетерополярные (двойные, тройные) полупроводники;

- магнитные полупроводники, полупроводники-сегнетоэлектрики, органические полупроводники.

2. Кристалл реальный и идеальный. Понятия «совершенства структуры» и «химической чистоты» современных полупроводниковых кристаллов.

3. Фазовые равновесия в полупроводниковых системах. Кристаллизация в неравновесных условиях. Механизмы зарождения и роста новой фазы.

4. Методы выращивания совершенных полупроводниковых монокристаллов. Зависимость физико-химических свойств кристалла от параметров выращивания (на примере метода Чохральского). Дефекты, возникающие в ходе выращивания кристалла: точечные дефекты, дислокации, малоугловые границы, двойники, дефекты упаковки, преципитаты, включения, поры.

5. Микродефекты – особый класс дефектов в совершенных кристаллах полупроводников. Классификация МД и причины их возникновения на примере монокристаллов Si.

6. Примеси в полупроводниках: легирующие и фоновые. Положение кислорода, углерода, бора, азота, фосфора, водорода, металлов и халькогенов в кристаллических решетках элементарных полупроводников и соединений. Термодоноры.

7. Особенности влияния структурных несовершенств, состава, природы полупроводника и диффузанта на скорость и параметры диффузии.

8. Виды термообработки и ее назначения (отжиг, перекристаллизация, геттерирование, закалка).

9. Методы ионного и ядерного легирования полупроводников. Ядерные реакции.

10. Методы выявления несовершенств структуры полупроводников (химическое травление; оптические, рентгеновские, электронные варианты микросокпии и томографии).


ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Ормонт Б. Ф. Введение в физическую химию и кристаллохимию полупроводников. – М.: Высш. шк., 1982 . – 528 с.

2. Гилевич М. П., Покровский И. И. Химия твердого тела. – Мн.: изд-во «Университетское», 1985. – 192 с.

3. Воробьева Т. Н., Кулак А. И. Химия твердого тела – Мн.: БГУ, 2004. – 147 с.

4. Горелик С. С., Дашевский М. Я. Материаловедение полупроводников и диэлектриков. – М.: МИСИС, 2003. – 480 с.

5. Случинская И. А. Основы материаловедения и технологии полупроводников. – М.: МИФИ, 2002.– 376 c.


ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

6. Ю. П., Кардона. Основы физики полупроводников. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. – 560 с.

7. Пичугин И. Г., Таиров Ю. М. Технология полупроводниковых приборов – М.: Высш. школа, 1985. – 288 с.

8. Химическая обработка в технологии ИМС. – Полоцк: ПГУ, 2001. – 206 с.

9. З. Ю. Готра. Технология микроэлектронных устройств. – М.: Радио и связь, 1991. – 528 с.

10. Springer handbook of crystal growth. – Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2010. – 1818 p.

11. Рейви, К. Дефекты и примеси в полупроводниковом кремнии. / К. Рейви. – М.: Мир, 1984. – 475 с.

12. Вавилов В. С., Киселев В.Ф., Мукашев Б. Н. Дефекты в кремнии и на его поверхности. – М.: Наука, 1990. – 216 с.

13. Дефекты в кристаллах полупроводников: cб.ст. Сост. и пер. С. Н. Горина. – М.: Мир, 1969. – 376 с.

14. Матаре Г. Электроника дефектов в полупроводниках. – М.: Мир, 1974. – 462 с.

15. Крапухин В. В. Физико-химические основы технологии полупроводниковых материалов. – М.: Металлургия, 1982. – 352с.

16. Козлов В. А., Козловский В. В. Легирование полупроводников радиационными дефектами при облучении протонами и α-частицами. // Физика и техника полупроводников. – 2001. – Т. 35, вып. 7. – С. 769 – 795.

17. Усенко А. Е., Юхневич А. В.. Выявление микродефектов в совершенных монокристаллах кремния методом селективного растворения // Изв. высш. уч. зав. Материалы электронной техники.– 2009. – № 2. – С.38–43.

18. Юрочко А. Е., Хижняк Е. А., Юхневич А. В. Рельеф поверхности монокристаллов кремния, формирующийся в дефектовыявляющих травителях // Свиридовские чтения: Сб. ст. Вып. 2. – Минск, 2005.– С. 146 – 150.

19. Identification of Defects in Semiconductors. // Semiconductors and semimetals. 1999. – Vol. 51A, Vol. 51B / Ed. by M. Stavola. – San Diego: Academic press.

ПРОТОКОЛ

СОГЛОСОВАНИЯ УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЫ ПО ИЗУЧАЕМОЙ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ С ДРУГИМИ ДИСЦИПЛИНАМИ СПЕЦИАЛЬНОСТИ

Название дисциплины, с которой требуется согласование	Название кафедры	Предложения об изменениях в содержании учебной программы по изучаемой учебной дисциплине	Решение, принятое кафедрой, разработавшей учебную программу (с указанием даты и номера протокола)

ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ

К УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЕ ПО ИЗУЧАЕМОЙ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ НА __________ / ___________ УЧЕБНЫЙ ГОД

№ п/п	Дополнения и изменения	Основание

Учебная программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры физической химии

___________________________(протокол № г.)

(название кафедры)

Заведующий кафедрой физической химии

______________________ ____________________ __________________

(степень, звание) (подпись) (И. О. Фамилия)

УТВЕРЖДАЮ

Декан химического факультета

______________________ ____________________ __________________

(степень, звание) (подпись) (И. О. Фамилия)