РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ « ФИЗИКА ПОЛУПРОВОДНИКОВ »

Томск – 2005

I. Oрганизационно-методический раздел

1. Цель курса

Цель курса - дать базовые знания по физике полупроводников, необходимые как для понимания физических процессов, протекающих в полупроводниках, так и для понима-ния явлений, изучаемых в других курсах по специальности. 2. Задачи учебного курса Задачами курса является изучение основных представлений физики полупроводни-ков. Рассмотрены статистика равновесных электронов и дырок в полупроводниках и не-равновесные носители заряда, что необходимо для понимания многих электрических, фотоэлектрических и оптических явлений в полупроводниках. Кинетические явления, а также связанная непосредственно с ними теория рассеяния, играют большую роль при изучении полупроводников и полупроводниковых приборов. Поэтому рассмотрению ки-нетических явлений уделена большая часть курса. Многие вопросы физики полупровод-ников не попали в данный курс, так как рассматриваются в смежных дисциплинах.

3. Требования к уровню освоения курса

После изучения курса студент должен уметь пользоваться основными формулами для оценок статистических параметров полупроводников, а также величин, характеризую-щих кинетические явления в полупроводниках и неравновесные носители заряда, уметь проводить соответствующие измерения и расчеты. Курс базируется на курсах статисти-ческой физики, квантовой механики, физики твердого тела.

II. Содержание курса 1. Темы и краткое содержание

№ Тема Содержание 1. Статистика электронов

и дырок в полу-проводниках.

Эффективная масса носителей заряда. Плотность квантовых состояний. Функция распределения Ферми-Дирака. Концентрация электронов и дырок. Уравнение электронейтральности. Заполнение электронами примесных центров. Зависимость уровня Ферми и концентрации носителей заряда от температуры в собственном и примесном полупроводниках. Полупроводник, содержащий донорную и акцепторную примесь.

2. Кинетические явления

Элементарная теория электропроводности. Кинетическое уравнение Больцмана для электронов в кристалле. Приближение времени релаксации. Неравновесная функция распределения в приближении параболического закона дисперсии. Плотность электрического тока и потока энергии. Тензоры кинетических коэффициентов. Электропроводность полупроводников; многодолинный полупроводник. Эффект Холла. Магнетосопротивление. Эффекты Эттингсгаузена и Нернста. Электронная теплопроводность.

Термоэлектрические явления (Зеебека, Пелтье, Томсона). Термомагнитные эффекты. Флуктуационная неустойчивость и эффект Ганна.

3. Рассеяние электронов и дырок в полупроводни-ках.

Эффективное сечение рассеяния. Время релаксации для упругих соударений. Рассеяние электронов на ионах примеси. Рассеяние на акустических и полярных оптических фононах. Рассеяние на нейтральных атомах примеси, дислокациях и вакансиях.

4. Неравновесные элек-троны и дырки

Неравновесные носители заряда. Уравнение непрерывности. Время жизни. Соотношение Эйнштейна. Приближение квазинейтральности. Квазиуровни Ферми. Амбиполярная диффузия и амбиполярный дрейф. Уравнение непрерывности в амбиполярной форме. Длины диффузии и дрейфа.

Примерная тематика рефератов, курсовых работ: Расчет положения уровня Ферми в полупроводнике. Измерение электропроводности и эффекта Холла в полупроводниках.

III. Распределение часов курса по темам и видам работ

Аудиторные занятия (час) в том числе №

пп Наименование

темы Всего часов лекции семинары лаборатор.

занятия

Самостоя-тельная работа

1 Статистика электро-нов и дырок в полу-проводниках

26 12 6 8 4

2 Кинетические явле-ния 50 28 6 16 8

3 Рассеяние электронов и дырок в полупро-водниках

8 6 2 2

4 Неравновесные элек-троны и дырки 16 6 2 8 2

ИТОГО 116 52 16 32 16

IV. Форма итогового контроля Зачет по лабораторным работам, экзамен по курсу лекций. V. Учебно-методическое обеспечение курса 1. Рекомендуемая литература (основная):

1. Киреев П.С. Физика полупроводников. – М.: Высшая школа, 1975. – 584 с. 2. Шалимова К.В. Физика полупроводников. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 392 с. 3. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников. – М.: Наука, 1990. – 688 с. 4. Фистуль В.И. Введение в физику полупроводников. – М.: Высшая школа, 1984. – 352 с.

2. Рекомендуемая литература (дополнительная):

1. Ансельм А.И. Введение в теорию полупроводников. – М.: Наука, 1978. – 616 с. 2. Аскеров В.М. Электронные явления переноса в полупроводниках. – М.: Наука, 1985. 3. Смит Р. Полупроводники. – М.: Мир, 1982. – 560 с.

Автор Торопов Сергей Евгеньевич, к.ф.-м.н., доцент