РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ " ДЕФЕКТЫ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ"

Томск – 2005

I. Oрганизационно-методический раздел

1. Цель курса Целью курса является знакомство студентов с несовершенствами (дефектами) строения

реальных кристаллов полупроводников, их параметрами и характеристиками, причинами об-разования.

2. Задачи учебного курса Дать студенту базовые сведения о дефектах в полупроводниках, и их влиянию на свойст-

ва полупроводниковых материалов и приборов. 3. Требования к уровню освоения курса Спецкурс базируется на программах соответствующих курсов общей физики, квантовой

механики, физики твердого тела и полупроводников, физики полупроводниковых приборов.

II. Содержание курса

№ Тема Содержание 1. Введение Несовершенства (дефекты) строения реальных кристаллов

полупроводников, дефекты (фононы, экситоны, электроны, атомные дефекты) и физические свойства полупроводнико-вых материалов

2. Классификация дефек-тов, типы дефектов

Причины образования дефектов: отклонение состава материа-ла от стехиометрического при выращивании (биографические (ростовые) дефекты), термическая обработка (термодефекты), пластическая деформация (дефекты пластической деформа-ции), высокоэнергетическое радиационное воздействие (ра-диационные дефекты) в полупроводниках; образование де-фектов в полупроводниковых приборах, классификация де-фектов по их размерности - атомные (точечные) дефекты, ли-нейные, плоские (двумерные) и объемные дефекты.

3. Точечные дефекты Собственные дефекты решетки, энергия образования и ми-грации, механизмы миграции, равновесие дефектов, заряжен-ные и незаряженные дефекты, компенсация заряда, структуры разрыхления (дефекты Шоттки), смещения (Френкеля), меж-доузельные атомы, антиструктурные дефекты, дивакансии,

примеси (замещения, внедрения, вычитания), связанные и ре-

зонансные состояния дефектов, взаимодействие дефектов, комплексные центры, пересыщение кристалла дефектами, идеальные и неидеальные дефекты, эффект Яна - Теллера, U+(U-) – центры.

4. Линейные дефекты

Дислокации как нарушения кристаллической решетки, при-чины образования дислокаций (пластическая деформация при росте кристаллов и их обработке, эпитаксия, легирование хи-мическими примесями, радиационное воздействие); краевые дислокации, винтовые дислокации, дислокации несоответст-вия, малоугловые границы, двойникование, дислокационные плоскости, поля напряжений и энергия деформации, вектор Бюргерса, барьер Пайерлса, равновесные и неравновесные дислокации, электронные свойства дислокаций, влияние дис-локаций на свойства (электропроводность, фотоэлектрические свойства, рекомбинация носителей заряда) полупроводников и полупроводниковых приборов, закрепление уровня Ферми в полупроводниках при пластической деформации.

5. Двумерные дефекты Плоские дефекты, границы кристаллитов (зерен), малоугло-вые и высокоугловые границы, двойники, дефекты упаковки, поверхность кристалла, электронная структура границ, свой-ства границ раздела (электропроводность, фото-вольтаический эффект (ФВЭ), аномальный (АФВЭ), транзи-сторный эффект, диффузия примесей по границам, сегрегация химических примесей), микротрещины

6. Объемные дефекты Кластеры собственных дефектов и химических примесей, об-разование кластеров (легирование химическими примесями, радиационное воздействие, "искусственные" кристаллы), форма кластеров, электронная структура кластеров, влияние кластеров на свойства полупроводников, каверны

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 Введение 2 2 2 Классификация де-

фектов, типы дефек-тов

6 6 3

3 Точечные дефекты 6 6 2 4 Линейные дефекты 6 6 2 5 Двумерные дефекты 6 6 2 6 Объемные дефекты 6 6 2 ИТОГО 43 32 11

IV. Форма итогового контроля Экзамен V. Учебно-методическое обеспечение курса

1. Рекомендуемая литература (основная):

1. Диффузия в полупроводниках. Б.И. Болтакс. Гос. Изд. Физ.-Мат.Лит., М.,1961, 462 с. 2. Химия твердого тела. Н. Хенней. И. Мир, М., 1971, 223 с. (пер. с англ. Solid-State Chemis-

try. N.B. Hannay.). 3. Электроника дефектов в полупроводниках. Г. Матаре. И. "Мир", М. 1974, 464 с. (Пер. с

англ. Defect Electronics in Semiconductors. H.F. Matare. "Wiley-Interscience", N-Y – London – Sydney – Toronto 1971).

4. Дефекты кристаллического строения металлов. И.И. Новиков. И. Металлургия, М., 1975, 208 с.

2. Рекомендуемая литература (дополнительная):

1. Дефекты в кристаллах полупроводников. Сб. статей. И. "Мир", М., 1969, 375 с. 2. Введение в физическую химию и кристаллохимию полупроводников. Б.Ф. Ормонт. И.

Высшая школа, М., 1968, 487 с. 3. Электронная структура точечных дефектов. Г. Вертхейм, А. Хаусман, В. Зандер. Атомиз-

дат, 1977, М. 205 с. (пер. с англ. The electronic structure of poin defects. G.K. Wertheim, A. Hausmann and W. Sander. North-Holland Publ. Company – Amsterdam – London, 1971.

4. Физические процессы в облученных полупроводниках. Отв. ред. Л.С. Смирнов, И. Наука Сибирское отделение, Новосибирск, 1977, 256 с.

5. Структурная релаксация в полупроводниковых кристаллах и приборных структурах (ме-ханизмы релаксации, методы исследования, роль в деградации приборов). Е.Ф. Венгер, М. Грендель, В. Данишка, Р.В. Конакова, И.В . Прокопенко, Ю.А. Тхорик, Л.С. Хазан. Видавництво "Фенiкс", Киiв, 1994, 246 с.

6. Нанокристаллические материалы. А.И. Гусев, А.А. Ремпель. Физматгиз, М., 2001, 222 с.

Автор: Брудный Валентин Натанович, д.ф.-м.н., профессор