WWW.PDF.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Разные материалы
 

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (МИНОБРНАУКИ РОССИИ) _ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего ...»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

(МИНОБРНАУКИ РОССИИ)

___________________________________

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего

образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПЕТРА ВЕЛИКОГО»

(ФГАОУ ВО «СПбПУ»)

Институт физики, нанотехнологий и телекоммуникаций

ПРОГРАММЫ ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ

В МАГИСТРАТУРУ ПО НАПРАВЛЕНИЮ:

11.04.04 «ЭЛЕКТРОНИКА И НАНОЭЛЕКТРОНИКА»

Санкт-Петербург 2016 г.

Содержание Программа «Микроэлектроника и наноэлектроника» (11.04.04_01)

Программа «Органическая электроника» (11.04.04_03)

Микроэлектроника и наноэлектроника (11.04.04_01) кафедра «Физика полупроводников и наноэлектроника»

Зонная теория твердых тел Энергетический спектр, разрешенные и запрещенные зоны. Диэлектрики, металлы, полупроводники и полуметаллы с точки зрения их энергетического строения. Кристаллический потенциал. Адиабатическое и одноэлектронное приближения, эффективный потенциал. Одноэлектронное уравнение Шредингера. Приближение слабой связи, условия его применимости. Решение уравнения Шредингера в приближении слабой связи. Волновые функции электронов и вид энергетического спектра. Запрещенные интервалы энергии.

Электроны в поле периодического потенциала.


Теорема Блоха, блоховские волны. Модель Кронига-Пенни. Понятие скорости и квазиимпульса электронов, движущихся в кристалле. Зонный спектр электронов в модели Кронига-Пенни и его основные особенности. Периодичность зонного спектра и три способа его изображения. Приближение сильной связи. Атомные энергетические уровни и волновые функции. Двухатомная модель. Волновая функция электрона в приближении сильной связи для систем с большим числом атомов. Поправка к энергии связанных электронов. Дискретность зонного спектра. Эффективная масса и способы ее введения. Сравнение результатов приближений сильной и слабой связи, границы их применимости. Изоэнергетические поверхности и поверхность Ферми. Скорость электрона. Закон дисперсии, эффективная масса электронов и плотность состояний вблизи минимума энергии и вдали от него.

Седловые точки на изоэнергетических поверхностях и их свойства. Электроны во внешних полях (влияние электрического и магнитного полей). Два способа определения эффективной массы. Понятие о дырке и ее основные параметры.

Электроноподобные, дыркоподобные и открытые орбиты. kp-метод. Вывод формулы для эффективной массы. Двузонная модель и ее использование для случая узкозонных полупроводников. Эффективная масса и непараболичность зон в узкозонных полупроводниках. Закон дисперсии Кейна, функция плотности электронных состояний с учетом непараболичности. Основные выводы зонной теории. Краткий обзор методов расчета зонной структуры реальных твердых тел. Зонная структура и важнейших полупроводников – германий, кремний, соединения А3В5, А4В6, А2В4.

Равновесная статистика электронов и дырок в полупроводниках Основные особенности свойств системы носителей заряда в полупроводниках.

Собственные и примесные полупроводники. Электронные состояния дефектов в полупроводниках. Мелкие примесные центры водородоподобного типа, глубокие центры. Донорные и акцепторные примеси. Функции распределения электронов и дырок в полупроводниках и их особенности. Случаи сильного и слабого вырождения. Различные критерии вырождения и их взаимосвязь.

Функции заполнения примесных уровней. Концентрация электронов и дырок в полупроводнике. Интегралы Ферми. Выражения для концентрации носителей заряда в предельных случаях классической статистики и сильного вырождения.

Эффективная плотность состояний валентной зоны и зоны проводимости.

Статистика носителей заряда в собственном и примесном полупроводниках.

Температурная зависимость химического потенциала и концентрации.

Определение характеристик зонного спектра и параметров системы носителей заряда по экспериментальным данным о концентрации. Статистика носителей заряда в компенсированном полупроводнике. Вырожденность сильнолегированного полупроводника.

Кинетические явления в полупроводниках Феноменологический подход к описанию кинетических явлений. Энтропия, температура и химический потенциал. Обобщенные силы и обобщенные потоки. Уравнения переноса в изотропной среде в отсутствие магнитного поля и их анализ. Физический смысл коэффициентов в этих уравнениях.

Классификация кинетических коэффициентов. Коэффициенты удельного сопротивления, изотермической диффузии, Пельтье, Зеебека и теплопроводности. Уравнения переноса в слабом магнитном поле. Гальвано- и термомагнитные эффекты. Эффекты и коэффициенты магнетосопротивления и магнетопроводимости, Холла, Нернста-Эттингсгаузена и Риги-Ледюка.

Микроскопическая теория электронных явлений переноса. Время свободного пробега электрона, интегралы плотности тока и плотности потока тепла.

Неравновесная функция распределения, дрейфовый и диффузионный потоки.

Кинетическое уравнение Больцмана и его решение в приближении времени релаксации. Обобщенные кинетические коэффициенты в микроскопической теории. Основные механизмы рассеяния носителей заряда. Параметр рассеяния и его значение для различных механизмов рассеяния. Удельная электропроводимость и подвижность, их температурная и концентрационная зависимость. Эффекты Пельтье, Зеебека и электронной теплопроводности.

Описание движения носителей заряда в скрещенных электрическом и магнитном полях. Решение уравнения Больцмана при наличии слабого магнитного поля. Критерий силы магнитного поля. Эффекты и коэффициенты Холла, магнетосопротивления, магнетопроводимости и НернстаЭттингсгаузена. Определение параметров системы носителей заряда в полупроводниках на основе экспериментальных данных о значениях кинетических коэффициентов.

Механизмы поглощения света в полупроводниках

1. Прямые и непрямые межзонные переходы. Теория и экспериментальные данные. Зависимость ширины запрещенной зоны от температуры. Экситоны в полупроводниках. Энергетический спектр экситонов большого радиуса.

Экситонное поглощение света при прямых и непрямых переходах в связанные и несвязанные состояния экситона. Теория и эксперимент.

Уширение линий экситонного поглощения и ослабление e-h взаимодействия.

Экситонное поглощение света в твердых растворах. Физика явления и экспериментальные данные.

2. Двухфотонное поглощение света (теория, эксперимент).

3. Примесное поглощение света. Поглощение излучения нейтральными мелкими водородоподобными донорами (акцепторами). Поглощение света при фотодеионизации мелких доноров и акцепторов. Теория и эксперимент.

Фотоионизация неводородоподобных примесных центров. Модель Луковского. Поглощение света глубокими примесями.

4. Поглощение света свободными электронами. Классическая и квантовая теория поглощения света с участием фононов разного типа и примесей.

Экспериментальные данные. Поглощение света свободными равновесными дырками при межподзонных прямых переходах. Теория и экспериментальные результаты.

5. Поглощение света колебаниями решетки. Длинноволновая ИК-дисперсия.

Соотношение Лиддена-Сакса-Теллера. Эффективные ионные заряды.

Отражение и поглощение света в полосе остаточных лучей. Теория и эксперимент. Понятие о поляритонах.

6. Многофононное поглощение света. Механизмы поглощения; температурная зависимость. Экспериментальные данные для гомеополярных и полярных полупроводников.

7. Край фундаментального поглощения в сильном электрическом поле. Теория эффекта Франца-Келдыша для идеального края. Электропоглощение на фоне “хвостов” фундаментальной полосы. Влияние экситонного эффекта на электропоглощение. Результаты теоретических исследований, сопоставление их с экспериментом.

8. Оптическое поглощение в магнитном поле. Энергетический спектр электрона и плотность состояний в однородном квантующем магнитном поле. Оптические переходы между подзонами Ландау. Циклотронный резонанс: классическая теория и эксперимент. Межзонные оптические переходы в магнитном поле: квантовая теория для простых параболических зон. Особенности магнитопоглощения в полупроводнике с вырожденными зонами. Экспериментальные данные (на примере германия).





9. Экситонные эффекты в магнитопоглощении. Случай слабого магнитного поля (экситон Ванье-Мотта в магнитном поле): зеемановское расщепление и диамагнитный сдвиг основного состояния. Сильные магнитные поля:

понятие о диамагнитном экситоне, его спектр. Возгорание экситонного поглощения в магнитном поле.

10.Примесное поглощение в магнитном поле. Экспериментальные данные для переходов типа мелкий акцептор-зона проводимости, их интерпретация.

11.Влияние сильного легирования на поглощение света вблизи края фундаментальной полосы. Эффект Бурштейна-Мосса. Роль сложной структуры валентной зоны и непрямых переходов с участием примесей.

12.Энергетический спектр электронов и плотность состояний в сильнолегированных полупроводниках. Расчет хвостов плотности состояний методом оптимальной флуктуации. Их роль в межзонном поглощении света при наличии вырождения и его отсутствии. Расчет спектра поглощения в сильнолегированном полупроводнике методом оптимальной флуктуации.

Поглощение света во внешних полях и в сильнолегированных полупроводниках

1. Край фундаментального поглощения в сильном электрическом поле. Теория эффекта Франца-Келдыша для идеального края. Электропоглощение на фоне “хвостов” фундаментальной полосы. Влияние экситонного эффекта на электропоглощение. Результаты теоретических исследований, сопоставление их с экспериментом.

2. Оптическое поглощение в магнитном поле. Энергетический спектр электрона и плотность состояний в однородном квантующем магнитном поле. Оптические переходы между подзонами Ландау. Циклотронный резонанс: классическая теория и эксперимент. Межзонные оптические переходы в магнитном поле: квантовая теория для простых параболических зон. Особенности магнитопоглощения в полупроводнике с вырожденными зонами. Экспериментальные данные (на примере германия).

3. Экситонные эффекты в магнитопоглощении. Случай слабого магнитного поля (экситон Ванье-Мотта в магнитном поле): зеемановское расщепление и диамагнитный сдвиг основного состояния. Сильные магнитные поля:

понятие о диамагнитном экситоне, его спектр. Возгорание экситонного поглощения в магнитном поле.

4. Примесное поглощение в магнитном поле. Экспериментальные данные для переходов типа мелкий акцептор-зона проводимости, их интерпретация.

5. Влияние сильного легирования на поглощение света вблизи края фундаментальной полосы. Эффект Бурштейна-Мосса. Роль сложной структуры валентной зоны и непрямых переходов с участием примесей.

6. Энергетический спектр электронов и плотность состояний в сильнолегированных полупроводниках. Расчет хвостов плотности состояний методом оптимальной флуктуации. Их роль в межзонном поглощении света при наличии вырождения и его отсутствии. Расчет спектра поглощения в сильнолегированном полупроводнике методом оптимальной флуктуации.

Магнитоплазменные явления

1. Феноменологическая теория распространения света в кристалле, помещенном в магнитное поле. Волновое уравнение и уравнение Френеля.

Нормальные волны в конфигурации Фарадея и в конфигурации Фойгта.

2. Эффект Фарадея на свободных электронах. Феноменологическая теория.

Два варианта микроскопической теории: на основе уравнения движения электрона и на основе кинетического уравнения Больцмана. Сопоставление с экспериментальными данными для n-InSb. Эффект Фойгта на свободных электронах. Феноменологическая теория. Микроскопическая теория.

Эксперимент.

3. Магнитоплазменное отражение в конфигурациях Фарадея и Фойгта. Теория и эксперимент.

Механизмы рекомбинации неравновесных носителей заряда

1. Рекомбинация носителей заряда в полупроводниках. Излучательная рекомбинация. Теория Ван-Русбрека-Шокли. Время жизни при излучательной рекомбинации, его зависимость от температуры, степени легирования, уровня возбуждения.

2. Межзонная рекомбинация Оже. Модель Битти и Ландсберга. Зависимость времени жизни от параметров материала, температуры, концентрации равновесных и неравновесных носителей заряда в n- и p-типах полупроводников.

3. Захват носителей заряда дефектами. Излучательный, фононный и ожемеханизмы рекомбинации. Каскадный механизм Лэкса захвата носителей заряда мелкими примесями. Уточнение теории Абакумовым, Перелем, Яссиевич. Сравнение теории с экспериментом.

Основные уравнения теории полупроводниковых приборов Соотношения Больцмана и Эйнштейна, уравнение плотности тока.

Статистическая оценка силы тока. Уравнение непрерывности для электронов и для дырок, тепловая генерация и линейная рекомбинация. Ток смещения, квазистационарный ток. Упрощенная система уравнений теории.

Электронные процессы и контактные явления в полупроводниках Слой Шотки, диффузионный потенциал. Барьерная емкость обедненного слоя.

Время диэлектрической релаксации, радиус экранирования.

Квазинейтральность и э.д.с. Дембера. Биполярная диффузия и дрейф.

Встроенное поле неоднородного полупроводника. Время релаксации проводимости, длина свободного пробега. Термализация электронов, квазиуровни Ферми. Время жизни носителей. Длина диффузионного смещения, инжекция и экстракция носителей. Длина дрейфа и длина затягивания.

Коэффициент инжекции, омический контакт. Эксклюзия и аккумуляция носителей вблизи низкоомного контакта.

Энергетические диаграммы полупроводников и полупроводниковых структур. Токи в структурах с р-n переходом

1. Классификация полупроводников и структур на их основе. Неоднородные полупроводники и гомоструктуры. Варизонные полупроводники.

Гетероструктуры. Расчет потенциала в р-n гомо- и гетеропереходе.

Энергетическая диаграмма контакта металл-полупроводник.

2. Составляющие тока в р-n переходе. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) идеального диода на р-n переходе (уравнение Шокли). Квазиуровни Ферми в тонком переходе. Тонкий переход при высоком уровне инжекции. ВАХ толстого перехода (р-i-п структуры). Пробой перехода. Емкость и переходная характеристика р-п перехода. Ток надбарьерной эмиссии и емкость идеального гетероперехода (теория Андерсона). Влияние неидеальности гетороперехода на его характеристики.

Биполярный транзистор. Поверхность полупроводника, полевые приборы

1. Распределение носителей и токов в транзисторной структуре. Параметры транзистора на низкой частоте. Схемы включения и максимальное усиление.

Режимы работы транзистора, формулы Эберса-Молла. Способы повышения рабочей частоты транзистора, транзистор Эрли, дрейфовый транзистор.

Лавинный триод, транзистор с коллекторной ловушкой. Тиристор.

2. Энергетические спектр электронов на поверхности. Потенциал и заряд поверхности. Проводимость приповерхностного слоя. Управление зарядом поверхностных состояний, эффект поля. Вольт-фарадная характеристика структуры металл-диэлектрик-полупроводник (МДП). Приборы с зарядовой связью (ПЗС). ПЗС-матрица телевизионного типа. Семейство характеристик МДП-транзисторов.

Полупроводниковые приборы

1. Туннельный диод. Длинный диод. Двухбазовый диод. Лавинно-пролетный диод. Варикап (параметрический диод).

2. Основное уравнение фотодиода. Инерционность фотодиода. Фотоэлемент.

Светодиод. Полупроводниковый лазерный инжекционный диод.

3. Диод Ганна. Механизм образования домена в диоде Ганна, форма домена.

Условие возникновения домена. Основы микроскопической теории эффекта Ридли-Уоткинса-Хилсума-Ганна. Феноменологическая теория эффекта.

Гистерезис в образовании и исчезновении домена.

Вопросы для подготовки:

1. Зонный спектр электронов в модели Кронига-Пенни

2. Металлы, диэлектрики, полупроводники

3. Функция плотности состояний. Изотропная параболическая зона, анизотропная (многодолинная) зона, изотропная непараболическая зона. Эффективные массы электронов и дырок

4. Особенности зонного спектра электронов в реальных кристаллах (Ge, Si, A3B5, A4B6)

5. Концентрация электронов и дырок, интегралы Ферми

6. Химпотенциал электронов в собственном, примесном и компенсированном полупроводнике. Температурная зависимость химпотенциала

7. Кинетическое уравнение, решение в приближении времени релаксации

8. Электропроводность: концентрация, типы носителей тока, зависимость подвижности носителей от концентрации и температуры при различных механизмах рассеяния

9. Электронная теплопроводность: закон Видемана-Франца, число Лоренца

10. Термоэдс в полупроводниках

11. Эффект Холла, зависимость от степени вырождения носителей. Холловская подвижность носителей, критерий силы магнитного поля

12. Магнитосопротивление в примесных полупроводниках, слабое и классически сильное магнитное поле

13. Поперечный эффект Нернста-Эттингсгаузена

14. Использование гальвано-, термомагнитных и термоэлектрических явлений для определения характеристик полупроводниковых материалов

15. Фундаментальное поглощение света при межзонных переходах. Теория и эксперимент для прямых и непрямых переходов

16. Поглощение света решеткой, отражение в полосе остаточных лучей – теория и эксперимент

17. Экситонное поглощение света

18. Экситонные эффекты в магнитопоглощении (случаи слабого и сильного магнитного поля)

19. Поглощение света мелкими водородоподобными примесями

20. Эффект Франца-Келдыша.

21. Циклотронный резонанс, классическая и квантовая теория

22. Поглощение света в сильнолегированных полупроводниках (компенсированных и некомпенсированных)

23. Эффекты Фарадея и Фойгта на свободных носителях

24. Излучательная рекомбинация в полупроводниках

25. Оже-рекомбинация

26. Статистика рекомбинации по Шокли-Риду

27. Соотношения Больцмана и Эйнштейна. Уравнение плотности тока

28. Уравнения непрерывности для электронов и для дырок. Тепловая генерация и линейная рекомбинация

29. Уравнения Максвелла в квазистационарном приближении. Ток смещения

30. Система уравнений теории полупроводниковых электронных приборов

31. Слой Шотки, диффузионный потенциал

32. Время диэлектрической релаксации, радиус экранирования

33. Биполярная диффузия и дрейф

34. Термализация электронов, квазиуровни Ферми

35. Длина диффузионного смещения, инжекция и экстракция носителей

36. Коэффициент инжекции, омический контакт

37. Неоднородные полупроводники и гомоструктуры

38. Варизонные полупроводники и гетероструктуры

39. Расчет потенциала в p-n гомо- и гетеропереходе

40. Вольт-амперная характеристика идеального диода на p-n гомопереходе

41. Квазиуровни Ферми в тонком p-n переходе

42. Механизмы пробоя p-n перехода

43. Емкость и переходная характеристика p-n перехода

44. Ток надбарьерной эмиссии и емкость идеального диода на p-n гетеропереходе

45. Теория Шокли для плоскостного биполярного транзистора

46. Формулы Эберса-Молла для статических характеристик транзистора

47. Способы повышения рабочей частоты транзистора, дрейфовый транзистор

48. Транзистор с коллекторной ловушкой, тиристор

49. Полевой транзистор с управляющим p-n переходом (теория Шокли)

50. Туннельный и резонансно-туннельный диоды

51. Лавинно-пролетный диод

52. Основное уравнение фотодиода, инерционность фотодиода, гетерофотодиоды

53. Фотоэлемент, к.п.д., солнечные элементы, гетерофотоэлементы

54. Светодиод, инжекционный лазер, лазер на двойной гетероструктуре

55. Полевые транзисторы на основе структур металл-диэлектрик-полупроводник

56. Вольт-фарадная характеристика МДП-структуры, приборы с зарядовой связью

57. Эффект Ридли-Уоткинса, диод Ганна Основная литература Владимирская Е.В., Гасумянц В.Э., Сидоров В.Г. Физика твердого тела.

1.

Равновесная статистика носителей заряда в полупроводниках. Учебное пособие. СПб., Изд-во СПбГТУ, 2000 г.. 64 с.

Равич Ю.И. Физика твердого тела. Свободный электронный газ Ферми. Уч.

2.

пособие. СПб. Изд-во СПбГТУ, 1998, 36 с.

Ильин В.И., Мусихин С.Ф., Шик А.Я. Варизонные полупроводники и 3.

гетероструктуры. СПб.: Изд-во Наука, 2000, 100 с.

Воробьев Л.Е., Данилов С.Н., Ивченко Е.Л., Фирсов Д.А., Шалыгин В.А.

4.

Горячие электроны в полупроводниках и наноструктурах. Уч. пособие. Под ред. Л.Е.Воробьева. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1999. 154с.

Воробьёв Л.Е., Данилов С.Н., Ивченко Е.Л., Левинштейн М.Е., Фирсов Д.А., 5.

Шалыгин В.А. Кинетические и оптические явления в сильных электрических полях в полупроводниках и наноструктурах. Под ред.

Л.Е.Воробьева. СПб.: Изд-во Наука, 2000, 160 с.

В.И.Ильин, С.Ф.Мусихин Основы теории полупроводниковых p-n структур 6.

и контактов металл-полупроводник. Уч. пос. - СПб.: СПбГТУ, 1994, 92 с.

Шретер Ю.Г., Ребане Ю.Т., Зыков В.А., Сидоров В.Г. Широкозонные 7.

полупроводники. СПб.: Изд-во Наука, 2001, 188 с.

Воробьёв Л.Е., Данилов С.Н., Зегря Г.Г., Фирсов Д.А., Шалыгин В.А., 8.

Яссиевич И.Н. Фотоэлектрические явления в полупроводниках и размерноквантованных структурах. СПб.: Изд-во Наука, 2001, 188 с.

Дополнительная литература Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. – М.: Физматгиз, 1978, 492 с.

1.

Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников.- М., Наука, 2.

1977, 672 с.

Ансельм А.И. Введение в теорию полупроводников.- М.: Наука, 1977, 559 с.

3.

Рывкин С.М. Фотоэлектрические явления в полупроводниках.- М.:

4.

Физматгиз, 1963, 496 с.

Пикус Г.Е. Основы теории полупроводниковых приборов.- М.: Наука, 1965, 5.

448 с.

Викулин И.М., Стафеев В.И. Физика полупроводниковых приборов. - М.:

6.

Радио и связь, 1990, 264 с.

Ильин В.И., Мусихин С.Ф. Электронные процессы и контактные явления в 7.

полупроводниках. - СПб.: СПбГТУ, 1992, 48 с.

Зи С. Физика полупроводниковых приборов. - М.: Мир, 1984, кн.1 - 456 с., 8.

кн.2 - 456 с.

Воробьев Л.Е. Механизмы рассеяния носителей заряда в полупроводниках.

9.

Учебное пособие - Л.: ЛПИ, 1988. - 99 с.

Органическая электроника (11.04.04_03) кафедра «Интегральная электроника»

Идеальный кристалл. Кристаллическая структура. Симметрия кристаллов.

Идеальный кристалл, группа трансляций. Кристаллическая решетка.

Кристаллическая структура твердых тел. Базис. Примитивная элементарная ячейка. Ячейка Вигнера Зейтца. Точечные операции и элементы симметрии.

Точечные группы симметрии кристаллов. Основные типы кристаллических решеток. Решетки Бравэ. Классификация решеток Бравэ и кристаллических структур. Сингонии. Структурные типы. Примеры: CsCl, Fe, Cu2O, Mg, графит, алмаз. Преобразование симметрии пространственных групп. Закрытые и открытие преобразования симметрии. Практические приемы анализа и описания структур. Координационное число и координационные многогранники. Индексы Миллера плоскостей и направлений. Атомные плоскости. Плотнейшие упаковки. Расположение шаров в плотнейших упаковках. Пустоты.

Обратная решетка и дифракция волн на кристалле.

Разложение микропараметров, характеризующих кристалл, в ряд Фурье.

Учет трансляционной симметрии. Обратная решетка. Связь между параметрами обратной и прямой решеток. Свойства обратной решетки. Обратная решетка как решетка Бравэ. Решетка обратная к обратной. Дифракция рентгеновских лучей. Условие Лауэ. Построение Эвальда. Диапазон длин волн, дифрагирующих на кристалле. Условие Вульфа-Брэгга. Атомный фактор рассеяния. Структурный фактор рассеяния. Фактор Дебая-Уоллера.

Реальные кристаллы.

Классификация дефектов. Типы точечных дефектов. Деформация решетки.

Диффузия точечных дефектов. Термодинамически равновесные концентрации точечных дефектов. Экспериментальное определение концентрации равновесных дефектов. Краевые и винтовые дислокации. Вектор Бюргерса.

Скольжение дислокаций и прочность кристалла. Силы, действующие на дислокацию. Энергия дислокации. Упругое взаимодействие лислокаций.

Дислокационные стенки. Методы повышения прочности кристаллов.

Атмосфера Коттрелла. Механическое торможение движения дислокаций.

Деформационное упрочнение. Методы получения неравновесных дефектов:

закалка, химические реакции.

Динамика кристаллической решетки Колебание континуума. Колебание цепочки равноудаленных одинаковых атомов (одноатомный базис): уравнение движения, дисперсионное соотношение, зоны Бриллюэна, групповые и фазовые скорости. Фононы.

Плотность состояний в линейном кристалле с одноатомным базисом. Условие Кармана-Борна. Колебание цепочки равноудаленных атомов разной массы (двухатомный базис): уравнение движения, дисперсионное соотношение, зоны Бриллюэна, особенности колебания для акустических и оптических ветвей.

Теплоемкость решетки. Общий подход к ее определению. Классическая теория теплоемкости. Квантовая теория теплоемкости Эйнштейна. Квантовая теория теплоемкости Дебая: исходные положения, полная энергия тепловых колебаний, предельные случаи. Теплопроводность кристаллических структур.

Особенности фонон-фононных взаимодействий. Процессы переброса. Тепловое расширение. Особенности спектров пропускания, отражения, вызванные наличием решетки. Остаточные лучи.

Диамагнетизм и парамагнетизм Диамагнетизм одноядерных систем. Элементы квантовой теории.

Диамагнетизм молекул. Методы измерения восприимчивости. Парамагнетизм.

Классическая теория. Основы квантовой теории парамагнетизма. Практическое использование парамагнетизма атомов и ядер в твердом теле. Получение низких и сверхнизких температур. Ядерное и электронное спиновое резонансное поглощение.

Классическая электронная теория Классическая электронная теория металлов Друде. Основные предположения теории. Экспериментальные результаты, подтверждающие достоинства КЭТ. Ограничения и недостатки классической электронной теории металлов.

Вырожденный электронный газ. Квантовая теория свободных электронов Квантово-механический подход к решению задачи о состояниях электронов в твердом теле. Адиабатическое и одноэлектронное приближения.

Модель свободных электронов Зоммерфельда. Теплоемкость вырожденного электронного газа. Модель свободных электронов для циклического кристалла.

Роль электрон-электронных взаимодействий. Термоэлектронная эмиссия. Закон Видемана-Франца.

Модель почти свободных электронов Основные представления приближения почти свободных электронов.

Волновое уравнение Шредингера для электрона в периодическом потенциальном поле (условие брэгговского отражения). Функции Блоха.

Кристалл с периодическим потенциальным рельефом. Модель Кронига-Пенни.

Схема приведенных зон Бриллюэна. Приближенное решение волнового уравнения на границе и вблизи зоны Бриллюэна. Отражение Брэгга и энергетическая щель. Энергетический спектр электронов в кристалле.

Заполнение зон электронами. Металлы, диэлектрики и полупроводники. Зоны Бриллюэна для многомерных твердых тел. Построение поверхности Ферми.

Динамика движения электронов Электроны и дырки. Фазовая и групповая скорости. Уравнения движения электрона и дырки в электрическом и магнитном полях. Закон дисперсии. Изоэнергетические поверхности. Эффективная масса. Тензор обратной эффективной массы. Физическая интерпретация понятия эффективной массы. Вид энергетических поверхностей вблизи экстремумов по волновому вектору. Выражение для эффективных масс вблизи экстремумов.

Поверхность Ферми в металлах. Экспериментальные методы исследования поверхности Ферми. Циклотронный резонанс в металлах и полупроводниках.

Зонная структура важнейших металлов и полупроводников.

Статистика электронов и дырок в полупроводниках Распределение квантовых состояний в зонах. Распределение Гиббса.

Термодинамическая интерпретация химического потенциала (энергия Ферми).

Концентрация электронов и дырок в зонах проводимости и валентной.

Невырожденный полупроводник. Собственная проводимость. Понятие прямого и непрямого процесса поглощения. Закон действующих масс. Случай сильного вырождения. Эффективная масса плотности состояний. Уравнение электронейтральности. римесные полупроводники. Применение боровской теории водородного атома. Локальные центры. Компенсированные полупроводники. Положение уровня химического потенциала. Выражение для концентрации и уровня химического потенциала для электронов и дырок в собственном полупроводнике, полупроводнике с примесью одного типа и компенсированном полупроводнике. Вырожденный полупроводник. Понятие примесной зоны.

Классификация интегральных микросхем: полупроводниковые и гибридные, на биполярных и МДП-элементах.

Деление микросхем по конструктивно-технологическому исполнению на три группы: полупроводниковые, пленочные и гибридные. Деление полупроводниковых микросхем по типу используемых основных активных элементов на биполярные и полевые МДП-транзисторах).

(на Комбинированные биполярно-полевые полупроводниковые микросхемы.

Основные характеристики и области применения микросхем разных групп.

Цифровые и аналоговые микросхемы.

Цифровые и аналоговые микросхемы — микросхемы разного функционального назначения, отличающиеся прежде всего по виду обрабатываемой информации. Различия в конструктивном исполнении цифровых и аналоговых микросхем.

Микросхемы малой, средней, большой и сверхбольшой степени интеграции.

Обобщенный показатель степени сложности микросхемы — степень интеграции. Подразделение микросхем по степени интеграции на микросхемы малой, средней, большой и сверхбольшой степени интеграции.

Активные и пассивные элементы интегральных микросхем.

Структура интегрального биполярного транзистора. Варианты включения биполярных транзисторов. Конструктивно-технологические особенности и варианты интегральных биполярных транзисторов. Интегральные диоды.

Стабилитроны. Диоды Шотки. Сочетание транзисторов с диодами Шотки.

Транзисторы микросхем с эмиттерами на гетеропереходах. Принципы работы и классификация МДП-транзисторов. Вспомогательные элементы МДПмикросхем. Основные характеристики МДП-транзисторов и их связь с конструктивно-технологическими параметрами. КМДП-транзисторы.

Интегральные резисторы: диффузионные резисторы, пинч-резисторы.

Тонкопленочные резисторы. Интегральные конденсаторы: диффузионные конденсаторы, МДП-конденсаторы.

Схемотехнические структуры интегральной микроэлектроники.

Основы цифровой схемотехники. Интегральные транзисторные ключи и ключевые схемы. Биполярный ключ. Ключ с барьером Шоттки. Переключатель тока. МДП-транзисторные ключи. Бистабильные ячейки и триггеры. Триггер Шмитта. Основы аналоговой схемотехники. Составные транзисторы. Режимы простейшего усилителя. Усилители на МДП-транзисторах. Дифференциальные усилители. Эмиттерные повторители. Выходные каскады. Стабилизаторы напряжения. Стабилизаторы тока.

Элементы функциональной электроники.

Функциональная электроника в сравнении со схемотехнической. Главные направления современной функциональной электроники: акустоэлектроника, магнитоэлектроника, криоэлектроника, оптоэлектроника и др. Основные физические принципы работы устройств функциональной электроники.

Способы описания и характеристики электромагнитного излучения оптического диапазона

1. Физические основы взаимодействия оптического излучателя с квантовыми системами

2. Энергетические состояния квантовых систем

3. Оптические переходы, структура спектров

4. Ширина, форма и уширение спектральных линий

5. Оптические явления в средах с различными агрегатными состояниями

6. Усиление оптического излучения

7. Вынужденное излучение. Усиление излучения средой.

8. Активные среды и методы создания инверсной населенности

9. Насыщение усиления в активных средах

10.Генерация оптического излучения

11.Спонтанное и индуцированное излучение. Активная среда. Усиление излучения. Генерация излучения.

12.Нелинейно-оптические эффекты Основные типы когерентных и некогерентных источников оптического излучения Оптические резонаторы. Функциональная схема ОКГ. Классификация ОКГ. Полуклассическая модель ОКГ.

Роль оптического резонатора. Линейный и кольцевой резонатор.

Функциональная схема ОКГ. Классификация ОКГ. Особенности газоразрядных лазеров.

Полуклассическая модель ОКГ.

Формула частоты излучения ОКГ. Роль активной среды. Основные и поперечные моды. Основные единицы физических величин. Эталонная база.

Первичный эталон единицы физической величины. Поверочная схема. Роль ОКГ в современных поверочных схемах.

Физические принципы и основные элементы для регистрации, модуляции, отклонения, трансформации, передачи и обработки оптического излучения Генерация индуцированного излучения на 200 переходах неона.

Излучение He-Ne лазера в видимом диапазоне. Пассивные методы стабилизации мощности излучения. Активные методы стабилизации мощности излучения ОКГ.

Методы стабилизации частоты ОКГ. Промышленные стабилизированные лазеры.

Пассивные методы стабилизации частоты излучения ОКГ. Активные методы стабилизации излучения. Промышленные стабилизированные лазеры.He-Ne/CH4 – лазер.He-Ne/J2 – лазер. Международные сличения частот излучения ОКГ.

Измерение мощности, длины волны, поляризации излучения ОКГ.

Линейные и угловые измерения с помощью ОКГ. Аналитические измерения с помощью ОКГ. Измерения параметров движения.

Вопросы для подготовки:

1. Основные сведения о строении материалов и их классификация.

2. Основные характеристики и классификация проводников.

3. Проводящие и резистивные материалы.

4. Резистивные элементы.

5. Электрофизические свойства проводников.

6. Полупроводниковые материалы.

7. Основные физические процессы в диэлектриках.

8. Пассивные диэлектрики.

9. Основные характеристики и типы конденсаторов.

10.Активные диэлектрики и элементы функциональной электроники.

11.Магнитные материалы и компоненты.

12.Методы исследования материалов и элементов электронной техники

13.Контактные явления в полупроводниках.

14.Полупроводниковые диоды.

15.Биполярные транзисторы.

16.Тиристоры. МДП-транзисторы.

17.Полевые транзисторы с управляющим переходом.

18.Полупроводниковые излучатели и фотоприемники.

19.Полупроводниковые резисторы и преобразователи.

20.Сведения по надежности полупроводниковых приборов

21.Классификация интегральных микросхем.

22.Элементы интегральных микросхем.

23.Перспективные элементы и предельные возможности интегральной микроэлектроники.

24.Основные схемотехнические структуры для интегральной электроники.

25.Элементы функциональной микроэлектроники.

26.Взаимодействие электромагнитного излучения с атомами и молекулами.

27.Усиление и генерация электромагнитного излучения.

28.Свойства, распространение и преобразование лазерных пучков.

29.Линейная кристаллооптика.

30.Нелинейная оптика.

31.Оптические явления в однородных полупроводниках и гетероструктурах.

32.Мазеры.

33.Газовые лазеры.

34.Твердотельные и жидкостные лазеры.

35.Светодиоды и полупроводниковые лазеры.

36.Фотоприемники и приборы управления оптическим излучением.

37.Оптические методы передачи и обработки информации.

Основная литература

1. Владимирская Е.В., Гасумянц В.Э., Сидоров В.Г. Физика твердого тела.

Равновесная статистика носителей заряда в полупроводниках. Учебное пособие. СПб., Изд-во СПбГТУ, 2000 г.. 64 с.

2. Равич Ю.И. Физика твердого тела. Свободный электронный газ Ферми. Уч.

пособие. СПб. Изд-во СПбГТУ, 1998, 36 с.

3. Ильин В.И., Мусихин С.Ф., Шик А.Я. Варизонные полупроводники и гетероструктуры. СПб.: Изд-во Наука, 2000, 100 с.

4. Воробьев Л.Е., Данилов С.Н., Ивченко Е.Л., Фирсов Д.А., Шалыгин В.А.

Горячие электроны в полупроводниках и наноструктурах. Уч. пособие. Под ред. Л.Е.Воробьева. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1999. 154с.

5. Воробьёв Л.Е., Данилов С.Н., Ивченко Е.Л., Левинштейн М.Е., Фирсов Д.А., Шалыгин В.А. Кинетические и оптические явления в сильных электрических полях в полупроводниках и наноструктурах. Под ред. Л.Е.Воробьева. СПб.:

Изд-во Наука, 2000, 160 с.

6. В.И.Ильин, С.Ф.Мусихин Основы теории полупроводниковых p-n структур и контактов металл-полупроводник. Уч. пос. - СПб.: СПбГТУ, 1994, 92 с.

7. Шретер Ю.Г., Ребане Ю.Т., Зыков В.А., Сидоров В.Г. Широкозонные полупроводники. СПб.: Изд-во Наука, 2001, 188 с.

8. Воробьёв Л.Е., Данилов С.Н., Зегря Г.Г., Фирсов Д.А., Шалыгин В.А., Яссиевич И.Н. Фотоэлектрические явления в полупроводниках и размерноквантованных структурах. СПб.: Изд-во Наука, 2001, 188 с.

Дополнительная литература

1. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. – М.: Физматгиз, 1978, 492 с.

2. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников.- М., Наука, 1977, 672 с.

3. Ансельм А.И. Введение в теорию полупроводников.- М.: Наука, 1977, 559 с.

4. Рывкин С.М. Фотоэлектрические явления в полупроводниках.- М.:

Физматгиз, 1963, 496 с.

5. Пикус Г.Е. Основы теории полупроводниковых приборов.- М.: Наука, 1965, 448 с.

6. Викулин И.М., Стафеев В.И. Физика полупроводниковых приборов. - М.:

Радио и связь, 1990, 264 с.

7. Ильин В.И., Мусихин С.Ф. Электронные процессы и контактные явления в полупроводниках. - СПб.: СПбГТУ, 1992, 48 с.

8. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. - М.: Мир, 1984, кн.1 - 456 с., кн.2 - 456 с.

9. Воробьев Л.Е. Механизмы рассеяния носителей заряда в полупроводниках.

Похожие работы:

«ТИМКИН Виктор Андреевич Кандидат технических наук, доцент кафедры пищевой инженерии аграрного производства Уральский государственный аграрный университет 620075, РФ, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, 42 Контактный телефон: (912) 240-70-50 e-mail: ural.membrana@yandex.ru ЛАЗАРЕВ Вла...»

«ЧЕДЖОЕВ РАШИД БЕЛАНОВИЧ Формирование механизма противодействия теневому сектору российской экономики Специальность 08.00.05 Экономика и управление народным хозяйством (экономическая безопасность) ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата экономических наук Научный руководител...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тамбовский государственный технический университет»ОРИЕНТИРОВО...»

«Гормональный гомеостаз у детей больных бронхиальной астмой со среднетяжелой и легкой степенью тяжести течения Ашералиев М. Е. Ашералиев Мухтар Есенжанович / Asheraliev Muhtar Esenjanovich старши...»

«ПРЕДВАРИТЕЛЬНО УТВЕРЖДЕН Решением совета директоров Акционерного общества машиностроительное «Государственное конструкторское бюро имени «Вымпел» И.И. Торопова» Протокол № 105 от «26» апреля 2016 г. УТВЕРЖ...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ КАЗАНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. А.Н.ТУПОЛЕВА Кафедра автоматики и управления Математическое моделирование сложных систем Лабораторный...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ ГОСТР ш 55629— НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ 2013/ ФЕДЕРАЦИИ IEC/TS 61201:2007 ДОПУСТИМЫЕ ПРЕДЕЛЫ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИКОСНОВЕНИЯ РУКОВОДСТВО ПО ПРИМЕНЕНИЮ IEC/TS 61201:2007 Use of conventio...»

«МНОГОЭТАЖНОЕ КРУПНОПАНЕЛЬНОЕ КАРКАСНОЕ ЗДАНИЕ Методические указания к архитектурно-конструктивному проекту для студентов 3 курса специальностей “Промышленное и гражданское строительство” и “Городское строительство и хозяйство” 290500 Сибирская го...»










 
2017 www.pdf.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - разные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.