Geum.ru

Рабочая программа дисциплины «физическое материаловедение полупроводников-1»

Вид материалаРабочая программа

Содержание


3. Требования к уровню освоения курса
Подобный материал:

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ


«ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ-1»

Томск – 2005


  1. Oрганизационно-методический раздел


Лекции по курсу “Физическое материаловедение полупроводников”, ч.1 читаются студентам 4 курса физического факультета как дисциплина специальной профессиональной подготовки.

  1. Цель курса

Дать сведения о полупроводниковых материалах разных классов и областях их использования, научить использовать термодинамику фазовых равновесий для описания систем, содержащих полупроводники, и применять термодинамические расчеты в технологии производства полупроводниковых материалов и приборов. Лекционный курс базируется на курсах квантовой механики, термодинамики, физики твердого тела, кристаллохимии.

  1. Задачи учебного курса

Дать сведения по:
  • основным классам полупроводниковых материалов и областям их использования:
  • по диаграммам состояния и термодинамическим расчетам применительно к системам, имеющим практическое значение в технологии полупроводников.


3. Требования к уровню освоения курса

После изучения курса студент должен знать основы кристаллохимической классификации материалов, знать основные классы полупроводниковых материалов, основные свойства и области применения этих материалов, знать основы химической термодинамики и их практическое использование для описания систем, содержащих полупроводниковые материалы, используемые в полупроводниковой микро- и оптоэлектронике..

II. Содержание курса


№
Тема
Содержание


Введение
Задачи курса лекций. Историческая справка: основные этапы развития физического материаловедения полупроводников, вклад отечественных исследователей.


Основы кристаллохимической классификации материалов.
Принципы кристаллохимической классификации материалов. Химическая связь в твердых телах. Взаимосвязь структуры и свойств материалов и типа химической связи. Атомные, ионные, ковалентные радиусы.


Классификация и основные свойства классических полупроводников.
Амазоподобные полупроводники класса АIV. Другие элементарные полупроводники. Бинарные и трехкомпонентные алмазоподобные полупроводники. Другие сложные полупроводники. Изоэлектронные ряды.


Стеклообразные и оксидные полупроводники.
Аморфные и стеклообразные полупроводники. Сегнетоэлектрики. Ферриты. Высокотемпературные сверхпроводники.


Основные положения химической термодинамики.
Термодинамические системы и параметры. Термодинамические потенциалы. Химический потенциал. Классификация растворов. Парциальные мольные величины. Функции смешения. Условия фазового и химического равновесия. Фазовые переходы 1-го и 2-го рода. Принципы построения диаграмм состояния и диаграмм «состав-свойство».


Диаграммы состояния однокомпонентных систем
Общий вид диаграмм. Полиморфизм и его отражение на диаграммах состояния. Диаграммы состояния систем: C, Si, Ge, Sn, Fe, SiO2.


Диаграммы состояния двухкомпонентных систем с непрерывными растворами
Общий вид диаграмм для случая идеальных и неидеальных растворов. Оценка степени неидеальности системы. Распад и упорядочение в твердой фазе. Диаграммы состояния систем Ge-Si, A3B5-A3B5, A2B6-A2B6


Диаграммы состояния двухкомпонентных систем с ограниченной растворимостью в твердой фазе

Общий вид диаграмм с эвтектикой и перитектикой. Диаграммы состояния систем: Si-Sn, Ge-Sn, GaAs-Ga, InAs –In, C-Ni, Sn-Hg.



Диаграммы состояния двухкомпонентных систем с химическим соединением
Общий вид диаграмм для случаев конгруэнтного и инконгруэнтного плавления соединения. Влияние диссоциации соединения на характер дистектической точки. Р-Т-х сечения диаграммы, содержащей соединение, диссоциирующее при плавлении. Экспериментальное определение и моделирование области гомогенности бинарного полупроводника. Диаграммы состояния систем: A3-B5, A2-B6.


Равновесные коэффициенты распределения примеси
Коэффициент распределения, связь с диаграммой состояния. Нормальный и ретроградный солидус. Учет влияния ионизации примеси и комплексообразования в твердой фазе на коэффициент распределения. Зависимость коэффициентов распределения от температуры, от положения элементов в Периодической системе.


Диаграммы состояния трехкомпонентных систем с эвтектиками
Общий вид диаграмм.. Изотермические и политермические сечения. Влияние ионизации примеси и комплексообразования на растворимость примесей в полупроводниках Ge, Si.


Диаграммы состояния трехкомпонентных систем, содержащих бинарные и тройные соединения

Общий вид диаграмм.. Изотермические и политермические сечения. Триангуляция. Примеры диаграмм, содержащих соединения А3В5 и примесь, A2-B4-C52.


Термодинамика границ раздела полупроводник-металл
Структура границы раздела полупроводник – металл, полупроводник – диэлектрик. Формирование промежуточных фаз.




III. Распределение часов курса по темам и видам работ


№ пп
Наименование

темы
Всего

часов
Аудиторные занятия (час)
Самосто-ятельная работа

в том числе

лекции
семинары
лаборатор. занятия

1
Введение
1
1









2
Основы кристаллохимической классификации материалов.
6
2






4

3
Классификация и основные свойства классических полупроводников
10
2
2



6

4
Стеклообразные и оксидные полупроводники
10
2
2



6

5
Основные положения химической термодинамики
3
0
1



2

6
Диаграммы состояния однокомпонентных систем
1
1









7
Диаграммы состояния двухкомпонент-ных систем с непрерывными растворами
4
1
1



2

8
Диаграммы состояния двухкомпонент-ных систем с ограниченной растворимостью в твердой фазе
2
2









9
Диаграммы состояния двухкомпонент-ных систем с химическим соединением
4
4









10
Равновесные коэффициенты распределения примеси
6
2
1



3

11
Диаграммы состояния трехкомпо-нентных систем с эвтектиками
5
1
1



3

12
Диаграммы состояния трехкомпонен-тных систем, содержащих бинарные и тройные соединения
4
2






2

13
Термодинамика границ раздела полупроводник-металл
4
2






2




ИТОГО
60
22
8



30



IV. Форма итогового контроля

Зачет


V. Учебно-методическое обеспечение курса

  1. Рекомендуемая литература (основная)
  1. Захаров А.М. Диаграммы состояния двойных и тройных систем. - М.: Металлургия,1978, 295с.
  2. Люпис К. Химическая термодинамика материалов. - М.: Металлургия, 1989, 503с.
  3. Глазов В.М., Павлова Л.М. Химическая термодинамика и фазовые равновесия. – М.: Металлургия, 1981, 336с.
  4. Уфимцев В.Б., Лобанов А.А. Гетерогенные равновесия в технологии полупроводниковых материалов. – М.: Металлургия, 1981, 216с.
  5. Горелик С.С., Дашевский М.Я. Материаловедение полупроводников и диэлектриков. –М.: Металлургия, 1988, 574с.
  6. Медведев С.А. Введение в технологию полупроводниковых материалов. – М.: ВШ, 1970, 504с.
  7. Лаврентьева Л.Г. Периодическая система элементов.(уч. пос.). Томск, Изд-во ТГУ, 2003, 56с.
  8. Лаврентьева Л.Г. Элементы кристаллохимии и основы кристаллохимической классификации материалов. Томск, Изд-во ТГУ, 1987, 36с.
  9. Лаврентьева Л.Г. Основные физико-химические свойства элементарных полупроводников. Томск, Изд-во ТГУ, 1987, 40с.
  10. Лаврентьева Л.Г. Основные физико-химические свойства сложных полупроводников. Томск, Изд-во ТГУ, 1987, 39с.
  11. Лаврентьева Л.Г. Некристаллические полупроводники. 2004, 22с.
  12. Лаврентьева Л.Г. Сегнетоэлектрики. 2004, 17с.
  13. Лаврентьева Л.Г. Ферриты. 2004, 10с.
  14. Лаврентьева Л.Г. Высокотемпературные сверхпроводники. 2004, 22с.



  1. Рекомендуемая литература (дополнительная)
  1. Базаров И.П. Термодинамика. - М.:ВШ, 1983,334с
  2. Глазов В. М., Земсков В.С. Физико-химические основы легирования полупроводников. – М.: Наука, 1967, 371с.
  3. Мильвидский М.Г., Пелевин О.В., Сахаров Б.А. Физико-химические основы получения разлагающихся полупроводниковых соединений. - М.: Металлургия, 1974. 391С.
  4. Ковтуненко М.В. Физическая химия твердого тела. Кристаллы с дефектами. – М.: ВШ, 1993, 352с.
  5. Твердые растворы в полупроводниковых системах. Справочник, под ред. В.С.Земскова. – М.: Наука, 1978, 197с.
  6. Паскаль Ю.И. Термодинамический анализ диаграмм двухкомпонентных систем. – Томск, Изд-во ТГУ, 1980, 200с.
  7. Крегер Ф. Химия несовершенных кристаллов. М.:Мир, 1969, 654с.



Автор:

Лаврентьева Людмила Германовна, д.ф.-м.н., профессор