Физика полупроводниковых приборов

Вид материала

Документы

Содержание Физика низкоразмерных систем Е.А. Уткина Кафедра интеллектуальных систем Пояснительная записка Тематический план Содержание дисциплины 2.1.1. Размерно-зависимые спектры оптического поглощения. 2.2.2. Экситоны и биэкситоны в квантовых точках. 2.4.2. Фотонные кристаллы. Примерный перечень компьютерных программ Г.П. Яблонский Тема 3.2. Транспорт носителей заряда Физика твердого тела В.М. Колешко В.И. Курмашев Пояснительная записка Содержание дисциплины Тема 1.3. МОДЕЛЬ МЕТАЛЛОВ ЗОММЕРФЕЛЬДА

Подобный материал:

• Рабочая программа дисциплины "Физические основы полупроводниковой микро- и оптоэлектроники, 119.56kb.
• Министерство образования и науки РФ московский энергетический институт (технический, 83.36kb.
• Учебно-методический комплекс для специальности, 359.2kb.
• Реферат по дисциплине " Технологические процессы микроэлектроники " на тему: Технологические, 1398.5kb.
• Программа курса лекций, 30.09kb.
• Разработка фоточувствительных полупроводниковых приборов с отрицательной дифференциальной, 398.26kb.
• Полупроводниковые приборы, 355.8kb.
• Методика анализа, прогнозирования и повышения надежности изделий микроэлектроники,, 21.62kb.
• Материалы микроэлектроники, 673.1kb.
• Годовой отчет ОАО «ниипп» за 2010 год, 374.58kb.

Раздел 2

1. Абрамов И.И., Харитонов В.В. Численное моделирование элементов интегральных схем. – Мн.: Выш. шк., 1990.
   
2. Абрамов И.И. Моделирование физических процессов в элементах кремниевых интегральных микросхем. – Мн.: БГУ, 1999.
   

Раздел 3

1. Разевиг В.Д. Применение программ PCAD и PSPICE для схемотехнического моделирования на ПЭВМ. – М.: Радио и связь, 1992.
   

Вып. 1: Общие сведения. Графический ввод схем;

Вып. 2: Модели компонентов аналоговых устройств;

Вып. 3: Моделирование аналоговых устройств;

Вып. 4: Моделирование цифровых (PC-LOGS) и смешанных устройств.

2. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования и проектирования печатных плат “DESIGN CENTER. PSPICE”. – М.: Радио и связь, 1996.
   
3. Разевиг В.Д. DESIGN CENTER для WINDOWS. – М.: Монитор-Аспект, 1994.
   
4. Разевиг В.Д. Применение программ PCAD и PSPICE для схемотехнического моделирования на ПЭВМ. – М.: Радио и связь, 1992.
   
5. Разевиг В.Д. DESIGN CENTER 6.2 – система сквозного проектирования. – PC Week, 1996.
   
6. Разевиг В.Д., Блохнин С.М. Система P-CAD 8.5. Руководство пользователя. – М.: МП «Русь-90», 1996.
   
7. Как работать с пакетом PCAD? – М.: ИВК-СОФТ, 1990.
   
8. Соловьев В.В., Разумеев Р.А., Сульжиц В.И. Работа в системе автоматизированного проектирования PCAD. В 3 ч. – Мн.: БГУИР, 1994.
   
9. Нелаев В.В., Пачинин В.И. Методические указания к лабораторному практикуму “Компьютерное проектирование конструкторских и технологических параметров интегральных схем”. – Мн.: БГУИР, 1996.
   
10. Нелаев В.В., Пачинин В.И. Методическое пособие к курсовому проектированию по дисциплине “Расчет и проектирование полупроводниковых приборов и элементов интегральных схем”. – Мн.: БГУИР, 1997.
    
11. Нелаев В.В. Методическое пособие “Программа SUPREM II моделирования технологии изготовления интегральных схем”. – Мн.: БГУИР, 1998.
    
12. Нелаев В.В. Учебное пособие “Физическое моделирование технологических процессов в программе SUPREM II”. – М.: БГУИР, 1998.
    
13. Нелаев В.В. Введение в микроэлектронику: Учеб. пособие. – Мн.: БГУИР, 1999.
    
14. u.
    
15. co.com.
    

Утверждена

УМО вузов Республики Беларусь

по образованию в области информатики

и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-41-022/тип.


^

ФИЗИКА НИЗКОРАЗМЕРНЫХ СИСТЕМ

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности 1-41 01 03 Квантовые информационные системы


Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.





Составители:

В.Е. Борисенко, профессор кафедры микроэлектроники Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», доктор физико-математических наук;

^ Е.А. Уткина, доцент кафедры микроэлектроники Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук


Рецензенты:

А.Л. Гурский, ведущий научный сотрудник Института физики им. Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси, доктор физико-математических наук;

^ Кафедра интеллектуальных систем Учреждения образования «Белорусский национальный технический университет» (протокол № 8 от 24. 02. 2003 г).


Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой микроэлектроники Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол № 6 от 13.01.2003 г.);

Научно-методическим советом по направлениям 1-36 Оборудование и 1-41 Компоненты оборудования УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 3 от 28.03.2003 г.)


Действует до утверждения Образовательного стандарта по специальности


^

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Типовая программа «Физика низкоразмерных систем» разработана для студентов специальности 1-41 01 03 Квантовые информационные системы высших учебных заведений. Целью дисциплины является изучение теоретических основ материаловедения, классификации материалов, их основных свойств, принципов старения и условий сохранения стабильности свойств.

Дисциплина изучается в 5-м семестре после освоения курсов: «Высшая математика», «Основы алгоритмизации и программирования», «Физика», «Химия», «Материалы и компоненты электронной техники», «Физика полупроводниковых приборов» и «Физика твердого тела».

Задачи изучения дисциплины – формирование знаний о фундаментальных физических основах наноэлектроники, закономерностях и механизмах переноса носителей заряда в системах пониженной размерности, преимущественно на основе полупроводниковых материалов, освоение способов моделирования фундаментальных электронных свойств низкоразмерных систем и применения результатов при разработке нано- и оптоэлектронных приборов на их основе.

В результате освоения курса «Физика низкоразмерных систем » студент должен:

- знать, что такое низкоразмерные и наноразмерные структуры, каковы их основные электронные и оптические свойства, какие электронные и оптоэлектронные приборы могут быть созданы на их основе;

- уметь характеризовать эффекты, определяющие электронные и оптические свойства наноразмерных структур и приборов на их основе, анализировать преимущества и ограничения приборов наноэлектроники в сравнении с другими электронными и оптоэлектронными приборами;

- приобрести навыки выбора методов прогнозирования свойств и механизмов функционирования приборов наноэлектроники, компьютерного моделирования параметров наноэлектронных приборов.

Программа рассчитана на объем 70 учебных часов. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций – 50 час, практических занятий – 20 часов.

^ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

№ п.п.	Наименование темы	Лекции, часов	Практ. занятия, часов	Всего
1	2	3	4	5
1	Раздел 1. Фундаментальные электронные явления в низкоразмерных структурах
1.1	Введение в предмет	6		6
1.1.1	Квантовое ограничение		2	2
1.1.2	Баллистический транспорт

Продолжение таблицы

1	2	3	4	5
1.1.3	Туннелирование		2	2
1.1.4	Спиновые эффекты
1.2	Элементы низкоразмерных структур	8		8
1.2.1	Свободная поверхность и межфазные границы
1.2.2	Многобарьерные квантовые структуры
1.2.3	Сверхрешетки
1.2.4	Квантовые шнуры и квантовые точки		4	4
1.2.5	Туннельно-связанные квантовые колодцы
1.3	Структуры с квантовым ограничением внутренним электрическим полем	6		6
1.3.1	Квантовые колодцы
1.3.2	Модуляционно-легированные структуры
1.3.3	Дельта-легированные структуры
1.4	Структуры с квантовым ограничением внешним электрическим полем	6		6
1.4.1	Поверхностное квантование
1.4.2	Структуры металл/диэлектрик/полупроводник
1.4.3	Структуры с расщепленным затвором
1.5	Транспортные явления
1.5.1	Квантование проводимости низкоразмерных структур	8	2	10
1.5.2	Одноэлектронное туннелирование		2	2
1.5.3	Резонансное туннелирование
1.5.4	Интерференция электронных волн. Эффект Ааронова–Бома
1.5.5	Квантовый эффект Холла
1.6	Основы спинтроники	8		8
1.6.1	Гигантское магнитосопротивление		2	2
1.6.2	Спин-зависимое туннелирование
1.6.3	Эффект Кондо
2	Раздел 2. Оптические свойства низкоразмерных структур
2.1	Поглощение и эмиссия света полупроводниковыми нанокристаллами	8		8
2.1.1	Размерно-зависимые спектры оптического поглощения
2.1.2	Экситон-фононные взаимодействия
2.1.3	Влияние электрического поля на экситонное поглощение
2.1.4	Механизмы рекомбинации		4	4
2.1.5	Излучательные переходы в полупроводниковых нанокристаллах
2.1.6	Электролюминесценция нанокристаллов

Окончание таблицы

1	2	3	4	5
2.2	Резонансные оптические нелинейности	6		6
2.2.1	Нелинейные оптические свойства полупроводниковых нанокристаллов
2.2.2	Экситоны и биэкситоны в квантовых точках
2.2.3	Оптическое усиление и лазерный эффект
2.3	Интерфейсные эффекты	6		6
2.3.1	Фотоиндуцированные процессы в полупроводниковых нанокристаллах
2.3.2	Явление выжигания спектральных линий в ансамблях квантовых точек
2.4	Пространственно организованные ансамбли нанокристаллов	8		8
2.4.1	Сверхрешетки нанокристаллов
2.4.2	Фотонные кристаллы		2	2

^ СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ


Раздел I. Фундаментальные электронные явления

в низкоразмерных структурах


Тема 1.1. ВВЕДЕНИЕ В ПРЕДМЕТ

1.1.1. Квантовое ограничение.

1.1.2. Баллистический транспорт.

1.1.3. Туннелирование.

1.1.4. Спиновые эффекты.


Тема 1.2. Элементы низкоразмерных структур

1.2.1. Свободная поверхность и межфазные границы.

1.2.2. Многобарьерные квантовые структуры.

1.2.3. Сверхрешетки.

1.2.4. Квантовые шнуры и квантовые точки.

1.2.5. Туннельно-связанные квантовые колодцы.


Тема 1.3. Структуры с квантовым ограничением внутренним электрическим полем

1.3.1. Квантовые колодцы.

1.3.2. Модуляционно-легированные структуры.

1.3.3. Дельта-легированные структуры.


Тема 1.4. Структуры с квантовым ограничением внешним электрическим полем

1.4.1. Поверхностное квантование.

1.4.2. Структуры металл – диэлектрик - полупроводник.

1.4.3. Структуры с расщепленным затвором.


Тема 1.5. Транспортные явления

1.5.1. Квантование проводимости низкоразмерных структур.

1.5.2. Одноэлектронное туннелирование.

1.5.3. Резонансное туннелирование.

1.5.4. Интерференция электронных волн. Эффект Аронова–Бома.

1.5.5. Квантовый эффект Холла.


Тема 1.6. Основы спинтроники

1.6.1. Гигантское магнитосопротивление.

1.6.2. Спин-зависимое туннелирование.

1.6.3. Эффект Кондо.


Раздел 2. Оптические свойства низкоразмерных структур


Тема 2.1. ПОГЛОЩЕНИЕ И ЭМИССИЯ СВЕТА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМИ НАНОКРИСТАЛЛАМИ
^

2.1.1. Размерно-зависимые спектры оптического поглощения.

2.1.2. Экситон-фононные взаимодействия.

2.1.3. Влияние электрического поля на экситонное поглощение.

2.1.4. Механизмы рекомбинации.

2.1.5. Излучательные переходы в полупроводниковых нанокристаллах.

2.1.6. Электролюминесценция нанокристаллов.


Тема 2.2. РЕЗОНАНСНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ НЕЛИНЕЙНОСТИ

2.2.1. Нелинейные оптические свойства полупроводниковых нанокристаллов.
^

2.2.2. Экситоны и биэкситоны в квантовых точках.

2.2.3. Оптическое усиление и лазерный эффект.


Тема 2.3. ИНТЕРФЕЙСНЫЕ ЭФФЕКТЫ

2.3.1. Фотоиндуцированные процессы в полупроводниковых нанокристаллах.

2.3.2. Явление выжигания спектральных линий в ансамблях квантовых точек.


Тема 2.4. ПРОСТРАНСТВЕННО ОРГАНИЗОВАННЫЕ АНСАМБЛИ НАНОКРИСТАЛЛОВ

2.4.1. Сверхрешетки нанокристаллов.
^

2.4.2. Фотонные кристаллы.

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

1. Расчет квантования энергетического спектра квантовых проволок и квантовых точек.
   
2. Расчет параметров процесса одноэлектронного туннелирования.
   
3. Анализ структурных параметров низкоразмерных объектов - квантовых точек (кластеров), шнуров и пленочных структур.
   
4. Моделирование электронных свойств и переноса носителей заряда в одноэлектронных структурах.
   
5. Моделирование электронных свойств и переноса носителей заряда через квантовые колодцы при резонансном туннелировании.
   
6. Расчет гигантского магнитосопротивления.
   
7. Моделирование параметров излучательной рекомбинации в полупроводниковых нанокристаллах.
   
8. Расчет параметров оптической запрещенной зоны фотонных кристаллов.
   

^ Примерный перечень компьютерных программ


Для проведения лабораторных работ рекомендуется использовать персональные компьютеры с процессором не ниже Pentium II, стандартную операционную систему Windows 2000, а также стандартные или специально разработанные профессиональные программы для моделирования квантовых эффектов в наноразмерных твердотельных структурах и электронных свойств приборов на их основе.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. Борисенко В.Е. Учеб. пособие по курсу «Наноэлектроника». В 2 ч. Ч. 1: Основы наноэлектроники. – Мн.: БГУИР, 2001.
   
2. Davies J. H. The Physics of Low-Dimensional Semiconductors: An Introduction (Cambridge University Press, Cambridge, 1998).
   
3. D. K. Ferry, S. M. Goodnick, Transport in Nanostructures. Cambridge University Press, Cambridge, 1997.
   
4. Драгунов В.П., Неизвестный И.Г., Гридчин В.А. Основы наноэлектроники: Учеб. пособие. – Новосибирск: НГТУ, 2000.
   
5. Шик А.Я., Бакуева Л.Г., Мусихин С.Ф. и др. Физика низкоразмерных систем. – М.: Наука, 2001 (Новые разделы физики полупроводников).
   

Дополнительная

1. Кульбачинский В.А. Двумерные, одномерные, нульмерные структуры и сверхрешетки. –М.: МГУ, 1998.
   
2. Борисенко С.И. Электропроводность полупроводниковых сверхрешеток. –Томск: ТГУ, 1998.
   

Утверждена

УМО вузов Республики Беларусь

по образованию в области информатики

и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-41-024/тип.


НАНОЭЛЕКТРОНИКА


Учебная программа для высших учебных заведений

по специальностям

1-41 01 02 Микро- и наноэлектронные технологии и системы,

1-41 01 03 Квантовые информационные системы


Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.





Составитель:

В.Е. Борисенко, профессор кафедры микроэлектроники Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», доктор физико-математических наук


Рецензенты:

В.М. Колешко, заведующий кафедрой интеллектуальных систем Учреждения образования «Белорусская государственная политехническая академия», профессор, доктор технических наук;

^ Г.П. Яблонский, заведующий лабораторией Института физики им. Б.И. Сте-панова Национальной академии наук Беларуси, доктор физико-математических наук;


Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой микроэлектроники Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 7 от 04.03.2002 г.);


Научно-методическим советом по направлениям 1-36 Оборудование и 1-41 Компоненты оборудования УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 1 от 25.10.2002 г.)


Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.030-98

пояснительная записка


Типовая программа «Наноэлектроника» разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.030-98 для специальностей 1 41 01 02 Микроэлектроника (в 2003 г. специальность Микроэлектроника получила новое название Микро- и наноэлектронные технологии и системы, код - 1-41 01 02), 1-41 01 03 Квантовые информационные системы высших учебных заведений. Целью изучения дисциплины является формирование знаний о нанотехнологии и о фундаментальных физических закономерностях явлений в наноразмерных твердотельных структурах, преимущественно на полупроводниковых материалах, об их электронных, магнитных, оптических свойствах и о возможностях их применения в интегрированных системах обработки информации.

В результате освоения курса «Наноэлектроника» студент должен:

знать:

- что такое низкоразмерные и наноразмерные структуры;

- какими технологическими методами формируются низкоразмерные и наноразмерные структуры;

- каковы их основные электронные и оптические свойства;

- какие электронные и оптоэлектронные приборы могут быть созданы на основе низкоразмерных и наноразмерных структур;

уметь характеризовать:

- эффекты, определяющие электронные и оптические свойства наноразмерных структур и приборов на их основе;

уметь анализировать:

- преимущества и ограничения приборов наноэлектроники в сравнении с другими электронными и оптоэлектронными приборами;

приобрести навыки:

- выбора технологических средств для создания приборов наноэлектроники, компьютерного моделирования параметров наноэлектронных приборов.

Возможные формы контроля теоретических знаний – письменные контрольные работы, зачет или экзамен.

Изучение дисциплины базируется на курсах: «Высшая математика», «Квантовая механика», «Физика твердого тела», «Физика полупроводников и диэлектриков», «Материалы электронной техники».

Программа рассчитана на 65 аудиторных часов.

В разделе “Содержание дисциплины” а) звездочкой (*) отмечены вопросы и темы, которые могут быть предложены для самостоятельной проработки с помощью учебных пособий [1, 2]; б) верхним интексом “1” отмечено количество часов, рекомендуемое для специальности “Микро- и наноэлектронные технологии и системы”, а индексом “2” – “Квантовые информационные системы”; в) там, где названные индексы отсутствуют, указанное количество часов рекомендуется для обеих специальностей.


Содержание ДИСЦИПЛИНЫ


Раздел 1. Физические основы наноэлектроники (16 часов)


Тема 1.1.Фундаментальные явления

Квантовое ограничение. Баллистический транспорт. Туннелирование*. Спиновые эффекты*.


Тема 1.2. Элементы низкоразмерных структур

Свободная поверхность и межфазные границы. Сверхрешетки. Моделирование атомных конфигураций.


Тема 1.3. Структуры с квантовым ограничением внутренним электрическим полем*

Квантовые колодцы. Модуляционно-легированные структуры. Дельта-легированные структуры.


Тема 1.4. Структуры с квантовым ограничением внешним электрическим полем*

Структуры металл-диэлектрик-полупроводник. Структуры с расщепленным затвором.


Раздел 2. ОСновы нанотехнологии (16 часов¹, 4 часа² )


Тема 2.1. Традиционные методы осаждения пленок*

Химическое осаждение из газовой фазы. Молекулярно-лучевая эпитаксия.


Тема 2.2. Методы, использующие сканируемые зонды

Физические основы. Атомная инженерия. Локальное окисление металлов и полупроводников. Локальное химическое осаждение из газовой фазы.


Тема 2.3. Нанолитография*

Электронно-лучевая литография. Профилирование резистов сканируемыми зондами. Нанопечать. Сравнение нанолитографических методов.


Тема 2.4. Саморегулирующиеся процессы

Самоупорядочение. Самоорганизация в объемных материалах. Самоорганизация при эпитаксии.


Тема 2.5. Формирование наноструктурированных материалов*

Пористый кремний. Углеродные нанотрубки.


Раздел 3. Электронные свойства наноразмерных структур и наноэлектронные приборы (16 часов¹, 28 часов²)


Тема 3.1. Транспорт носителей заряда вдоль

потенциальных барьеров

Интерференция электронных волн. Эффект Агаронова-Бома. Формализм Ландауэра Буттикера. Квантование проводимости низкоразмерных структур. Квантовый эффект Холла. Электронные приборы на интерференционных эффектах и на квантовании проводимости.


^ Тема 3.2. Транспорт носителей заряда

через потенциальные барьеры

Одноэлектронное туннелирование и электронные приборы на основе этого эффекта. Резонансное туннелирование и электронные приборы на основе этого эффекта.


Тема 3.3. Спинтроника

Гигантское магнитосопротивление. Спин контролируемое туннелирование. Управление спинами электронов в полупроводниках. Эффект Кондо. Электронные приборы.


Тема 3.4. Оптические свойства низкоразмерных

структур и приборы на их основе

Особенности оптических свойств низкоразмерных структур. Гетеролазеры и светоизлучающие диоды. Детекторы излучений.


примерный перечень ТЕМ лабораторных работ

1. Конструирование и определение структурных параметров наноразмерных объектов - квантовых точек (кластеров), шнуров и пленочных структур.
   
2. Конструирование квантовых колодцев с заданным потенциальным рельефом.
   
3. Моделирование одноэлектронных структур.
   
4. Моделирование структур на эффекте резонансного туннелирования.
   
5. Моделирование оптоэлектронных наноразмерных структур.
   
6. Логические элементы на наноразмерных структурах.
   

примерный перечень компьютеров

и компьютерных программ


Для проведения лабораторных работ рекомендуется использовать персональные компьютеры с процессором не ниже Pentium II, операционную систему Windows XP Professional, а также стандартные или специально разработанные профессиональные программы для моделирования квантовых эффектов в наноразмерных твердотельных структурах и электронных свойств приборов на их основе.


литература


Основная

1.  Борисенко В. Е. Учебное пособие по курсу «Наноэлектроника». Ч. 1. Основы наноэлектроники. – Мн.: БГУИР, 2001.
   
2. Борисенко В. Е., Воробьева А. И.  Учебное пособие по курсу «Наноэлектроника». Ч. 2. Нанотехнология. – Мн.: БГУИР, 2003.
   
3. Davies J. H.  The Physics of Low-Dimensional Semiconductors: An Introduction.- Cambridge: Cambridge University Press, 1998.
   

Дополнительная

1. Ferry D. K., Goodnick S. M.  Transport in Nanostructures. – Cambridge Cambridge University Press, 1997.
   
2. Грибковский В. П. Теория поглощения и испускания света в полупроводниках. – Мн.: Наука и техника, 1975.
   
3. Хакен X. Квантово-полевая теория твердого тела. – М.: Наука 1980.
   

Утверждена

УМО вузов Республики Беларусь

по образованию в области информатики

и радиоэлектроники

« 03 » июня 2003 г.

Регистрационный № ТД-41-026/тип.


^ ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА


Учебная программа для высших учебных заведений

по специальностям 1-41 01 02 Микро- и наноэлектронные

технологии и системы, 1-41 01 03 Квантовые информационные системы


Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР

« 28 » мая 2003 г.





Составитель:

В.А. Петрович, доцент кафедры микроэлектроники Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат физико-математических наук, доцент


Рецензенты:

Ф.П. Коршунов, заведующий лабораторией радиационных воздействий Института физики твердого тела и полупроводников Национальной академии наук Беларуси, член-корреспондент Национальной академии наук Беларуси, профессор, доктор технических наук;

^ В.М. Колешко, заведующий кафедрой «Интеллектуальные системы» Учреждения образования «Белорусская государственная политехническая академия», профессор, доктор технических наук;

^ В.И. Курмашев, профессор Инженерного центра «Плазматэг» Национальной академии наук Беларуси, доктор технических наук


Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой микроэлектроники Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол № 6 от 13.01.2003 г., №7 от 04.03.2002 г.);


Научно-методическим советом по направлениям 1-36 Оборудование и 1-41 Компоненты оборудования УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 3 от 28.02.2003 г., №1 от 25.10.2002 г.)


Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.030-98




^

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Программа дисциплины «Физика твердого тела» (ФТТ) разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.030-98 для специальностей 1-41 01 02 Микро- и наноэлектронные технологии и системы», 1-41 01 03 «Квантовые информационные системы» высших учебных заведений.

Целью изучения дисциплины ФТТ является формирование глубоких и всесторонних знаний о физических свойствах используемых в микроэлектронике твердых тел: металлов, полупроводников и диэлектриков, методах управления электрофизическими свойствами этих тел, методах контроля их параметров.

Изучение дисциплины ФТТ базируется на материале общенаучных дисциплин «Физика», «Физическая химия», «Квантовая механика и статистическая физика». ФТТ представляет собой, с одной стороны, базу для дисциплин специального цикла, и с другой стороны, – базу для дисциплин специализаций.

В результате изучения дисциплины «Физика твердого тела» студент должен:

знать:

• основные свойства и методы испытания полупроводников, диэлектриков и металлов;
  
• основные положения современной кристаллофизики и методов исследования поверхностных и объемных свойств идеальных и реальных кристаллических и аморфных твердых тел;
  

уметь:

• использовать теоретические знания свойств твердых тел и применять их при анализе явлений в твердых телах в различных условиях;
  
• качественно и количественно анализировать основные физические процессы, реализуемые на границах раздела различных твердых тел с окружающей средой.
  

Программа рассчитана на 105 часов лекционного материала (70 часов – для специальности 1-41 01 02), 35 часов лабораторных и 35 часов практических занятий. Кроме этого, предусмотрено выполнение курсовой работы (для специальности 1-41 01 02), в которой студентам предлагается самостоятельно и углубленно проанализировать один из вопросов «Физики твердого тела».

^

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел 1. ВВЕДЕНИЕ. ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕОРИЯ

ПРОВОДИМОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ


Тема 1.1. ВВЕДЕНИЕ В ПРЕДМЕТ


Тема 1.2. МОДЕЛЬ МЕТАЛЛОВ ДРУДЕ

Распределение Максвелла-Больцмана; электронные плотности; статическая электропроводность металлов; время релаксации; обобщенное уравнение движения электронов в металлах в модели Друде; эффект Холла и магнетосопротивление; циклонная частота; высокочастотная электропровод-ность металлов; теплопроводность металлов.

^

Тема 1.3. МОДЕЛЬ МЕТАЛЛОВ ЗОММЕРФЕЛЬДА

Распределение Ферми-Дирака; периодические условия Борна-Кармана; волновой вектор, импульс и энергия Ферми; поверхность Ферми; свойства электронного газа в основном состоянии; термодинамические свойства электронного газа.