МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова

Физический факультет

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по развитию образования

_Е.В.Сапир

"_"2012 г.

Рабочая программа дисциплины послевузовского профессионального образования (аспирантура) Избранные главы физики полупроводников – II по специальности научных работников 01.04.10 Физика полупроводников Ярославль 2012 2 1. Цели освоения дисциплины Целями освоения дисциплины «Избранные главы физики полупроводников – II» в соответствии с общими целями основной профессиональной образовательной программы послевузовского профессионального образования (аспирантура) (далее - образовательная программа послевузовского профессионального образования) являются:

- усвоение аспирантами знаний о физике контактных явлений в полупроводниках, об использовании контактов различного вида в твердотельных устройствах нового поколения;

- изучение модельных представлений и основных теоретических принципов, описывающих свойства контактов полупроводника с металлами, диэлектриками, другими полупроводниками;

- формирование у аспирантов навыков экспериментального изучения контактных явлений в полупроводниковых системах.

2. Место дисциплины в структуре образовательной программы послевузовского профессионального образования Данная дисциплина относится к разделу обязательные дисциплины (подраздел дисциплины по выбору аспиранта) образовательной составляющей образовательной программы послевузовского профессионального образования по специальности научных работников 01.04. Физика полупроводников.

Дисциплина «Избранные главы физики полупроводников – II» рассматривает контактные явления, происходящие на границе полупроводника и других материалов. Даная дисциплина имеет логические и содержательно-методические взаимосвязи с другими частями ООП, а именно с обязательной дисциплиной «Специальность», курсами по выбору (Избранные главы физики полупроводников – I) и педагогической практикой.

Для изучения данной дисциплины необходимы «входные» знания, умения, полученные в процессе обучения по программам специалитета или бакалавриата – магистратуры. Дисциплина является основой для последующего изучения дисциплины «Специальность» в аспирантуре.

3. Требования к результатам освоения содержания дисциплины «Избранные главы физики полупроводников – II»

В результате освоения дисциплины «Избранные главы физики полупроводников – II» обучающийся должен:

знать:

основные понятия, связанные с физикой контактных явлений на границе полупроводника с другими материалами, процессами переноса носителей заряда в полупроводниковых системах, с основными явлениями в моно- и гетеросистемах, с применением этих явлений в приборных устройствах.

уметь:

применять полученные знания для анализа параметров приборных объектов, использовать физические законы для предсказания поведения физических параметров полупроводниковых приборов, оперировать физическими и технологическими терминами и величинами, анализировать задачи по переносу носителей заряда в барьерных системах различной природы.

владеть:

информацией об областях применения контактных явлений в физике полупроводников;

практическими приемами при работе с приборными структурами электроники; методами измерения основных параметров простейших полупроводниковых приборов.

4. Структура и содержание дисциплины «Избранные главы физики полупроводников – II»

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.

Курс № Раздел Виды учебной работы, включая Формы текущего Неделя п/ Дисциплины самостоятельную работу обучаю- контроля успеваемоп щихся, и трудоемкость (в часах) сти Форма обуч.: очная/заочная (по неделям) Форма промежуточной аттестации Сам. работа Лабораторных Лекций Практических Содержание дисциплины Тема 1.

Предмет, цели и задачи курса. Основная терминология. Контакт металл-полупроводник. Запорный и антизапорный слой. Распределение потенциала в запорном слое. Ширина запорного слоя. Емкость запорного слоя Шоттки.

Тема 2.

Диодная теория выпрямления запорного слоя Шоттки. Диффузионная теория выпрямления.

Влияние сил изображения. Вольт-амперная характеристика диода с барьером Шоттки при наличии туннелирования. Способы создания омических контактов к полупроводникам.

Тема 3.

Электронно-дырочные переходы. Образование перехода, контактная разность потенциалов.

Распределение потенциала для резкого и плавного перехода. Емкость перехода. Влияние центров с глубокими уровнями на емкость.

Тема 4. Диодная теория выпрямления. Основные допущения. Вольт-амперная характеристика. Диод с тонкой базой. Вольт-амперная характеристика p-i-n диода. Влияние генерации и рекомбинации носителей на вид вольт-амперной характеристики.

Тема 5.

Гетеропереходы. Классификация гетеропереходов. Энергетические диаграммы гетеропереходов. Распределение потенциала. Емкость гетеропереходов. Вольт-амперные характеристики гетеропереходов для анизотипных и изотипных случаев.

Тема 6.

Переходные процессы в полупроводниковых диодах. Определение и классификация переходных процессов. Переходный процесс при переключении диода из нейтрального в пропускное состояние. Переходный процесс при переключении диода из пропускного состояния в запорное.

Тема 7.

Электронные процессы в структурах металл-диэлектрик-полупроводник. Энергетические диаграммы идеальных МДП-структур. Концентрация носителей заряда в структуре. Вольтфарадные характеристики МДП-структур для различных частот.

Тема 8.

Общая классификация приборов на основе контактных явлений. Области применения различных видов контактов.

5. Образовательные технологии В преподавании используются мультимедийные презентации, иллюстрации, таблицы, методические пособия. Знакомство с экспериментальными установками проводится на базе ЦКП «Диагностика микро- и наноструктур». В преподавании курса используются активные и интерактивные технологии проведения занятий в сочетании с внеаудиторной работой. Аспиранты имеют возможность посещать компьютерный класс, выходят в Интернет в зоне Wi-Fi, организованной в университете.

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы обучающихся В качестве средств текущего контроля используется 2 контрольных работы, а также написание в течение семестра 1 реферата на выбранную тему. Итоговая форма контроля (зачет) дает возможность выявить уровень профессиональной подготовки аспиранта по данной дисциплине.

Контрольная работа № Опишите различия в вольт-амперных характеристиках контакта металл-полупроводник и p-n перехода в важных практических случаях Контрольная работа № Дайте характеристику многообразным вольт-амперным и вольт-емкостным характеристикам гетеропереходов.

Темы рефератов 1. Ширина запорного слоя. Емкость запорного слоя Шоттки.

2. Практические рекомендации по созданию омических контактов к полупроводникам.

3. Вольт-амперная характеристика диода с тонкой базой 4. Вольт-амперная характеристика p-i-n диода 5. Причины многообразия энергетических диаграмм гетеропереходов 6. Переходный процесс при переключении диода из нейтрального в пропускное состояние.

7. Переходный процесс при переключении диода из пропускного состояния в запорное.

8. Вольт-фарадные характеристики МДП-структур для различных частот.

Вопросы к аттестации (зачету) 1. Контакт металл-полупроводник. Запорный и антизапорный слой.

2. Распределение потенциала в запорном слое.

3. Ширина запорного слоя. Емкость запорного слоя Шоттки.

4. Диодная теория выпрямления запорного слоя Шоттки.

5. Диффузионная теория выпрямления.

6. Влияние сил изображения.

7. Вольт-амперная характеристика диода с барьером Шоттки при наличии туннелирования.

8. Способы создания омических контактов к полупроводникам.

9. Электронно-дырочные переходы. Образование перехода, контактная разность потенциалов.

10. Распределение потенциала для резкого и плавного перехода.

11. Емкость перехода.

12. Влияние центров с глубокими уровнями на емкость.

13. Диодная теория выпрямления. Основные допущения. Вольт-амперная характеристика.

14. Диод с тонкой базой.

15. Вольт-амперная характеристика p-i-n диода.

16. Влияние генерации и рекомбинации носителей на вид вольт-амперной характеристики.

17. Гетеропереходы. Классификация гетеропереходов.

18. Энергетические диаграммы гетеропереходов.

19. Распределение потенциала. Емкость гетеропереходов.

20. Вольт-амперные характеристики гетеропереходов для анизотипных и изотипных случаев.

21. Переходные процессы в полупроводниковых диодах. Определение и классификация переходных процессов.

22. Переходный процесс при переключении диода из нейтрального в пропускное состояние.

23. Переходный процесс при переключении диода из пропускного состояния в запорное.

24. Электронные процессы в структурах металл-диэлектрик-полупроводник.

25. Энергетические диаграммы идеальных МДП-структур.

26. Концентрация носителей заряда в структуре.

27. Вольт-фарадные характеристики МДП-структур для различных частот.

28. Общая классификация приборов на основе контактных явлений.

29. Области применения различных видов контактов.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины а) основная литература:

- Шалимова К.В. Физика полупроводников. М.: Энергоатомиздат, 1985.

- Киреев П.С. Физика полупроводников. М.: Высшая школа, 1975.

б) дополнительная литература:

- Гаман В.И. Физика полупроводниковых приборов. Томск: НТЛ, 2000.

- Зи С. Физика полупроводниковых приборов. В 2-х книгах. М.: Мир, 1984.

- Милнс А., Фойхт Д. Гетеропереходы и переходы «металл-полупроводник», М.: Мир, 1975.

- Викулин И.М., Стафеев В.И. Физика полупроводниковых приборов. М.: Радио и связь, 1990.

в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

- для демонстрации презентаций используются программы Windows и MS Office.

- в качестве вспомогательных интернет-ресурсов по дисциплине используется электронная библиотека ЯрГУ, электронная библиотека e-library.

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины - компьютер и мультимедийный проектор;

- набор электронных презентаций и схем по курсу.

Программа составлена в соответствии с федеральными государственными требованиями к структуре основной профессиональной образовательной программы послевузовского профессионального образования (аспирантура) (приказ Минобрнауки от 16.03.2011 г. № 1365) с учетом рекомендаций, изложенных в письме Минобрнауки от 22.06.2011 г. № ИБ – 733/12.

Программа одобрена на заседании кафедры микроэлектроники 16.10.2012 (протокол № 2) Заведующий кафедрой Рудый А.С., доктор физико-математических наук, профессор Автор Зимин С.П., доктор физико-математических наук, профессор